estudos da composição química, comportamento térmico e...

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i Cláudio Maniglia Ferreira Cirurgião-Dentista Estudos da composição química, comportamento térmico e degradação do polímero guta-percha Tese apresentada à Faculdade de Odontologia de Piracicaba, da Universidade Estadual de Campinas, como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor em Clínica Odontológica, área de concentração em Endodontia. Orientador: Prof. Dr. Francisco José de Souza-Filho Piracicaba – SP 2007

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Cláudio Maniglia Ferreira

Cirurgião-Dentista

Estudos da composição química, comportamento térmico e degradação do

polímero guta-percha

Tese apresentada à Faculdade de Odontologia de

Piracicaba, da Universidade Estadual de Campinas, como

parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor em

Clínica Odontológica, área de concentração em

Endodontia.

Orientador: Prof. Dr. Francisco José de Souza-Filho

Piracicaba – SP

2007

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FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA DA FACULDADE DE ODONTOLOGIA DE PIRACICABA

Bibliotecário: Marilene Girello – CRB-8a. / 6159

F413e

Ferreira, Cláudio Maniglia. Estudos da composição química, comportamento térmico e degradação do polímero guta-percha. / Cláudio Maniglia Ferreira. -- Piracicaba, SP : [s.n.], 2007. Orientador: Francisco José de Souza Filho. Tese (Doutorado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba. 1. Endodontia. 2. Canal radicular – Tratamento. 3. Análise diferencial em calorimetria. 4. Cromatografia em gel. 5. Espectroscopia de infra-vermelho. I. Souza Filho, Francisco José de. II. Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Odontologia de Piracicaba. III. Título.

(mg/fop)

Título em Inglês: Analizys of chemical composition, thermal properties and degradation of gutta-percha polymer Palavras-chave em Inglês (Keywords): 1. Endodontics. 2. Root canal – Treatment. 3. Calorimetry, differential scanning. 4. Chromatography, gel. 5. Infrared spectroscopy. Área de Concentração: Endodontia Titulação: Doutor em Clínica Odontológica Banca Examinadora: Francisco José de Souza Filho, Manoel Damião de Sousa Neto, Eduardo Diogo Gurgel Filho, Alexandre Augusto Zaia, Ivaldo Gomes de Moraes Data da Defesa: 22-05-2007 Programa de Pós-Graduação: Clínica Odontológica

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DEDICO ESTE TRABALHO

À minha esposa, Juliana, e filho, João Gabriel, pelo carinho, apoio

incondicional, dedicação e paciência, sempre me incentivando no meu

desenvolvimento profissional.

Aos meus pais Benedicto e Clara, que me deram o maior de todos os

ensinamentos: o exemplo de vida. Meu pai, que além de me incentivar e acreditar

em meu potencial, sempre me proporcionou meios para o meu crescimento

profissional e humano. E minha mãe, com seu amor incondicional e preciosa

confiança, impulsionou-me ao longo de toda minha vida.

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AGRADECIMENTOS ESPECIAIS

À minha irmã Denise, meu cunhado Marcelo e sobrinhas Juliana e

Isabela, pelo apoio constante e pelo lar repleto de paz e harmonia que me

acolheram tantas vezes. Faltam-me palavras de agradecimento.

Meu muito obrigado.

Aos meus sogros Luiz Gabriel e Julia, pelas palavras de incentivo e

confiança. Pessoas que sempre tiveram muito presentes em minha vida. Sempre

os tive com muito amor.

Aos meus irmãos, Sângia e Sérgio, e cunhados, Evaldo e Marly, com

muito carinho.

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AGRADECIMENTOS ESPECIAIS

Ao meu orientador Prof. Dr. Francisco José de Souza Filho, responsável

pela área de Endodontia da Faculdade de Odontologia de Piracicaba (FOP-

UNICAMP), pela total confiança e orientação na elaboração e execução deste

trabalho. Sou eternamente grato pela oportunidade, e o considero não apenas

como um orientador, mas como um grande amigo e mestre. Obrigado pelos

ensinamentos, que favoreceram muito meu amadurecimento profissional e

pessoal. Muito obrigado.

Meu respeito e gratidão.

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AGRADECIMENTO ESPECIAL AO DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÂNICA E

INORGÂNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ (LABORATÓRIO DE

POLÍMEROS DO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA INORGÂNICA)

Ao doutorando João Batista Araújo Silva Junior, sem o qual este trabalho

não seria possível ter sido executado na íntegra, pois o apoio nos experimentos

químicos foi essencial. Sempre pronto a ajudar e se mostrando totalmente à

disposição para executarmos procedimentos químicos e transmitir conhecimentos.

Hoje o tenho como um irmão.

Muito obrigado.

À Profa. Dra. Judith Pessoa de Andade Feitosa, pela orientação precisa e

segura na elaboração deste trabalho, transmitindo sempre tanta confiança e

solidez de conhecimentos. Muito obrigado por me acolher e se mostrar sempre tão

disponível e atenciosa com nossos estudos.

À Profa. Dra. Regina Célia Monteiro de Paula, pelas orientações e

conhecimentos transmitidos sempre que solicitada. Muito obrigado pelo carinho,

disponibilidade e confiança.

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AGRADECIMENTOS

A Deus, pelos objetivos alcançados, sempre com serenidade e paz.

À Faculdade de Odontologia de Piracicaba da Universidade de Campinas,

na pessoa de seu diretor Prof. Dr. Francisco Haiter Neto.

Ao Prof. Dr. Mario Alexandre Coelho Sinhoreti, coordenador geral do

programa de pós-graduação da Faculdade de Odontologia de Piracicaba da

Universidade de Campinas.

À Profa. Dra. Renata Cunha Matheus Rodrigues Garcia, coordenadora

do programa de pós-graduação em Clínica Odontológica da Faculdade de

Odontologia de Piracicaba da Universidade de Campinas.

Aos Profs. Drs. Alexandre Augusto Zaia, Brenda Paula Figueiredo de

Almeida Gomes, Caio Cezar Randi Ferraz, Francisco José de Souza Filho e

José Flávio Affonso de Almeida,, membros da equipe da disciplina de

Endodontia da FOP-UNICAMP, pela amizade, prestatividade e, acima de tudo,

pelos ensinamentos, os quais foram fundamentais para minha formação científica,

clínica e didática.

Muito obrigado.

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Aos membros da banca de qualificação Profa. Dra. Brenda Paula

Figueiredo de Almeida Gomes, Prof. Dr. José Flávio Affonso de Almeida e

Prof. Dr. Luiz Valdrighi por compartilhar seus conhecimentos.

Aos colegas do curso de doutorado Adriana de Jesus Soares, José

Flávio Affonso de Almeida, Juliana Nascimento Santos, Luciano Tavares

Ângelo Cintra, Neylla Teixeira Sena, Thais Accorsi Mendonça e Vanessa

Bellocchio Berber, que apesar de terem sido poucos momentos de convívio,

foram marcantes e de compartilhamento de amizade.

Aos funcionários da Disciplina de Endodontia, Adailton dos Santos Lima e

Rubens Marques Payão, pelo carinho e prestatividade em nosso convívio, apesar

de terem sido poucos momentos.

À Universidade de Fortaleza, na pessoa do Coordenador do Curso de

Odontologia Prof. Luiz Roberto Augusto Noro, pelo apoio constante e liberações

de minhas atribuições em períodos solicitados. Sem este apoio não seria possível

alcançar este objetivo.

Ao grande amigo Prof. Guilherme Bönecker Valverde, pela amizade

sincera, grande ajuda nos momentos de discussão científica e revisões da língua

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inlesa, além de apoio incondicional durante os afastamento de minhas atividades

na Universidade de Fortaleza.

Ao amigo Prof. Dr. Eduardo Diogo Gurgel Filho, pessoa que me recebeu

como um de braços abertos em Fortaleza, que sempre buscou o engrandecimento

profissional e científico. Iniciamos juntos esta trajetória, sendo que neste momento

encerro a minha, quatro anos após sua defesa de doutorado. Este ciclo, que se

iniciou em 2001, fecha-se neste momento, mas outros virão e trarão novos frutos.

Muito obrigado.

A todos que de alguma forma contribuíram para a realização deste trabalho.

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RESUMO

Este estudo teve como objetivo analisar o material obturador guta-percha

(polímero trans 1,4- poliisopreno), através de: i) composição química e

comportamento térmico de cinco marcas de cones de guta-percha nacionais; ii)

degradação da guta-percha após uso de diferentes técnicas de obturação que

utilizam o calor para sua plastificação e após diferentes períodos de tratamento.

No estudo químico foram feitas a separação e a quantificação dos componentes

orgânicos e inorgânicos pela dissolução em clorofórmio, associada às análises por

Difração de raios-X, Microanálise Elementar e Microanálise de Raios-X por

Espectrometria de Energia Dispersiva. Os comportamentos térmicos foram

estudados por meio de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) e Análise

Termogravimétrica (TGA), os quais forneceram os efeitos do aquecimento sobre a

guta-percha, bem como a ocorrência de picos endotérmicos, os quais

correspondem às transformações cristalinas da polímero guta-percha, o que é

traduzido em transições de fases (fase β para α e fase α para amorfa). A

degradação da guta-percha foi analisada através de Cromatografia de Permeação

em Gel (GPC) e Espectroscopia em Infra-Vermelho (FT-IR), utilizando-se

materiais obturadores colhidos de canais obturados após diferentes períodos

(entre 2 e 30 anos) de tempo, e após uso de diferentes técnicas termoplastificadas

de obturação do sistema de canais radiculares. Com base nos protocolos

experimentais estudados, pode-se concluir que: i) foram quantificados os

componentes químicos (guta-percha, ceras, resinas, óxido de zinco e sulfato de

bário) de todas as marcas estudadas, sendo que foram notadas oscilações entre

as porcentagens dos componentes de acordo com as marcas estudadas; ii) a

maioria dos produtos analisados demonstrou comportamento típico de guta-

percha em fase β, apresentando dois picos endotérmicos, com exceção dos cones

Dentsply 0.04 e 0.06, que demonstraram comportamento térmico de polímero tipo

cis; iii) as técnicas da termocompactação (10 segundos) e a compressão vertical

causaram degradações na guta-percha, gerando perda de massa molar; iv)

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aquecimentos excessivos do polímero guta-percha causam sua degradação,

gerando a formação de produtos voláteis e perda de massa molar; v) A guta-

percha (trans 1,4-poliisopreno) degrada-se lentamente no interior do canal

radicular, sendo notada após 15 anos, porém este processo pode ser influenciado

por fatores externos como a infecção endodôntica.

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ABSTRACT

The main purpose of this study was to analyze the filling material gutta-percha on

the following standards: i) chemical composition and thermal behaviour of five

brands of brazilian cones; ii) trans 1,4 polyisoprene polymer degradation after the

use of different heating obturation techniques and after different periods of

treatment. In the chemical analyzes separation and quantification of organic

compounds were made through chloroform dissolution associated with XR

diffraction analyzes, elemental microanalyses and X-ray microanalyses by

Spectrometry of dispersive energy. Differential Scanning Calorimetry (DSC) and

Thermogravimetry Analysis (TGA) were used to study the thermal behavior of

gutta-percha cones, determining the temperature at which endothermic peaks

occur, causing a transformation from the β- to the α-form, and from the α- to

amorphous phase. Polymer degradation was analyzed through chromatography of

gel permeation (GPC) and infrared spectroscopy (FT-IR) using filling materials

collected from root canals obturated after different periods of time (between 2 and

30 years) and after the use of different thermoplastic obturation techniques of root

canal systems. Based on the studied experimental protocols, it can be concluded

that: i) the quantification of chemical compounds (gutta-percha, wax, resin, zinc

oxide and barium sulphate) showed variations in the percentages of compounds

according to the studied brands; ii) most of the analyzed products showed

characteristic behavior of phase β in gutta-percha with two endothermic peaks,

except for Dentsply cones 0.04 and 0.06 which demonstrated thermo behavior of

polymer cis type; iii) thermomechanical compaction and vertical compression

techniques promoted gutta-percha degradation causing loss of molar mass; iv)

excessive polymer heating causes its degradation, forming volatile products and

loss of molar mass, damaging its dimensional stability properties; v) trans 1,4

polyisoprene degrades itself slowly in the root canal which can be clearly seen

after a period of 15 years and it can be influenced by external factors such as

endodontic infection.

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SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ------------------------------------------------------------------------------------1

2. PROPOSIÇÃO ---------------------------------------------------------------------------------- 15

3. CAPÍTULOS ------------------------------------------------------------------------------------- 17

3.1. CAPÍTULO 1: Brazilian gutta-percha points. Part I: chemical composition

and X-ray diffraction analysis ------------------------------------------ 17

3.2. CAPÍTULO 2: Brazilian gutta-percha points. Part II: thermal properties -------------- 31

3.3. CAPÍTULO 3: A preliminary analyzes of gutta-percha degradation after

root-canal obturation with thermoplasticized techniques ------------- 45

3.4. CAPÍTULO 4: Degradation of trans-polyisoprene overtime following the

analysis of root fillings removed during conventional

retreatment ------------------------------------------------------------- 61

4. CONCLUSÃO ----------------------------------------------------------------------------------- 77

5. REFERÊNCIAS--------------------------------------------------------------------------------- 79

APÊNDICES ---------------------------------------------------------------------------------------- 87

Apêndice 1 – Material e Métodos – Composição Química --------------------- 87

Apêndice 2 – Resultados – Composição Química ------------------------------- 95

Apêndice 3 – Material e Métodos – Comportamento Térmico--------------- 101

Apêndice 4 – Resultados – Comportamento Térmico ------------------------- 109

Apêndice 5 – Material e Métodos – Degradação da Guta-Percha --------- 113

Apêndice 6 – Resultados – Degradação Técnicas de Obturação ---------- 121

Apêndice 7 – Resultados – Degradação Tempo-------------------------------- 125

ANEXOS------------------------------------------------------------------------------------------- 129

COMITÊ DE ÉTICA -------------------------------------------------------------------- 129

CARTA DE DOAÇÃO DE DENTES------------------------------------------------ 131

DECLARAÇÃO (Tese em formato alternativo) ---------------------------------- 132

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Introdução

1

1. INTRODUÇÃO

O tratamento endodôntico deve proporcionar uma completa obliteração

de todo o sistema de canais radiculares. O estabelecimento de um adequado

selamento endodôntico objetiva impedir que os microrganismos e/ou endotoxinas

atinjam os tecidos apicais e periapicais, o que constitui um dos principais fatores

para o sucesso dessa terapêutica (Hauman & Love, 2003).

A evolução dos conceitos e a prática de novos métodos e técnicas

aliadas ao surgimento de materiais com excelentes propriedades físicas e

biológicas, também têm sido fatores fundamentais para a obtenção de elevados

índices de sucesso, reduzindo significativamente a indicação de recursos

cirúrgicos complementares (Bernabé, 1994).

A terapia endodôntica envolve o tratamento de dentes com polpas vitais

e necrosadas, sendo que o sucesso destes tratamentos depende de vários fatores

interdependentes, como limpeza e modelagem, patência foraminal, anti-sepsia e

obturação tridimensional do sistema de canais radiculares (Peters, 2004). A

interdependência destes fatores é melhor entendida quando se nota que a

obturação tridimensional só é passível de ser executada se os procedimentos de

limpeza e modelagem determinarem uma cavidade pulpar com canais cônicos

afunilados, apresentando paredes lisas e regulares, livres de lama dentinária, e

com os forames desbridados (Schilder, 1974; Basmadjian-Charles et al., 2002;

Peters, 2004).

Todos estes fatores convergem para um ponto crucial, que é a

contaminação do sistema de canais radiculares, que deve ser impedida nos casos

de biopulpectomia, e eliminada nos casos de necrose pulpar (Vianna et al., 2006).

Isto se faz verdade uma vez que a infecção bacteriana e seus subprodutos

(Sundqvist, 1992; Gomes et al., 1994; Rosa et al., 2002), conjuntamente com os

tecidos pulpares remanescentes em decomposição, são as principais causas da

instalação e manutenção de doenças de origem endodôntica e periapical

(Kakehashi et al., 1965; Morse, 1991; Peters et al., 1995; Sjögren et al., 1997;

Takahashi, 1998; Pinheiro et al., 2003).

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Introdução

2

Falhas na prevenção ou eliminação desses agentes etiológicos são as

principais causas dos insucessos dos tratamentos e retratamentos endodônticos

(Ray & Trope, 1995; Tronstad et al., 2000; Zaia et al., 2002).

Desta forma, a fase final do tratamento endodôntico, após os

procedimentos de limpeza e modelagem, consiste em obturar todo o sistema de

canais radiculares de modo completo e compacto, com agentes não irritantes e

capazes de assegurar um selamento completo (Rosa et al., 2002), permitindo

desta forma, que o organismo possa promover o reparo dos tecidos periapicais

que sofreram alterações devido à instalação do processo patológico local (Ribeiro,

1997; Ferreira et al., 2002).

A proposta de obturação do espaço do canal radicular limpo e modelado

é fundamentado em conhecimentos contemporâneos como: i) eliminar vias de

infiltração coronária oriundas da cavidade bucal ou da região periapical para o

interior do sistema de canais radiculares; ii) eliminar os espaços vazios, impedindo

a manutenção e/ou proliferação de bactérias remanescentes no interior do sistema

de canais radiculares e túbulos dentinários; iii) aprisionar toxinas e/ou nutrientes

remanescentes de tecidos necrosados existentes na cavidade pulpar, para que

estes não possam atingir a região periapical e causar irritação nesta região (Peters

et al., 1995; Alves et al., 1998; Gutmann & Witherspoon, 2002; Vivacqua-Gomes et

al., 2005), pois agentes infecciosos, como Enterococus faecalis, mantêm-se

viáveis mesmo após procedimentos de limpeza, modelagem e uso de medicação

intracanal (Vivacqua-Gomes et al., 2005) e até mesmo após 12 meses de privação

total de nutrientes (Sedgley et al., 2006).

Assim sendo, o sucesso do tratamento endodôntico é determinado por

vários fatores, sendo que um destes consiste numa correta obturação, a qual deve

ocupar todo o sistema de canais radiculares, selando de forma perfeita o forame

apical e os canais adicionais, com um material inerte, dimensionalmente estável e

biologicamente compatível (De Deus et al., 2002).

Procedimentos de patência foraminal e escoamento de cimento via

apical, inseridos na terapia endodôntica por Schilder (Schilder, 1967, 1974),

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Introdução

3

devem ser executados conscientemente durante o tratamento endodôntico,

principalmente em casos de dentes que apresentam contaminação intracanal.

Esses procedimentos permitirão uma melhor anti-sepsia e vedamento de toda a

extensão da cavidade pulpar (Schilder, 1967, 1974), gerando aumento do índice

de sucesso (Sjögren et al., 1997; Peters, 2004).

A complexidade do sistema de canais radiculares, com infinitas

variações e ramificações do canal principal, é notada ao se verificar que são

encontradas lesões endodônticas que se localizam envolvendo o ápice (Peters

2004), a região para-apical e lateral em relação à raiz (Weine, 1984). De Deus

(1975) demonstrou a presença de canais laterais em 27% de 1140 dentes

examinados. Muitos destes canais laterais, por apresentarem diâmetros diminutos,

são obliterados durante os procedimentos de limpeza e modelagem do canal

radicular e impossibilitando de serem selados adequadamente posteriormente.

Isto se deve à terapia com pasta de hidróxido de cálcio previamente à obturação

definitiva (Goldberg et al., 2002), ou devido ao acúmulo de lama dentinária na

superfície do canal dentinário (Ferraz et al., 2001). Este fato justifica o uso de

quelantes específicos para o cálcio (EDTA), promovendo desta forma a remoção

da lama dentinária, expondo túbulos dentinários e entradas de canais laterais ao

material obturador (Çalt & Serper, 1999; De Deus et al., 2002).

Alguns estudos têm demonstrado falhas no tratamento endodôntico

devido à complexidade do sistema de canais radiculares e presença de canais

laterais (Goldberg et al., 2002), e relacionam o sucesso e insucesso à obturação,

ou não, respectivamente, destes canais (Nichols, 1963). Cerca de 60% dos

fracassos endodônticos são causados, aparentemente, pela obturação incompleta

da cavidade pulpar (Gutmann & Witherspoon, 2002), o que é diretamente

influenciado pela escolha da técnica de obturação (a frio ou termoplastificada)

(Schilder, 1967; Molven et al., 2002), pelo tipo de cimento, e sua manipulação

(Dow & Ingle, 1955; Pécora et al., 2002), além do uso de substâncias quelantes ao

final dos procedimentos de limpeza e modelagem (Guerisoli et al., 2002;

Torabinejad et al., 2002).

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Introdução

4

A obturação hermética é necessária para prevenir a saída de irritantes

pelo forame apical ou canais laterais, prevenindo-se a quebra da integridade do

ligamento periodontal (Lifshitz et al., 1983). Caso não se consiga uma obturação

bem condensada e adaptada, o prognóstico pode se tornar desfavorável, por

melhores que tenham sido as outras fases da terapia endodôntica (Basmadjian-

Charles et al., 2002).

Outro fator a ser considerado é a longevidade deste tratamento, que

depende da estabilidade dimensional do material obturador por muitos anos. Com

a degradação química (oxidação e perda de massa molar) deste material

obturador, a estabilidade dimensional será comprometida e poderá ocorrer a perda

do selamento apical, possibilitando a reinfecção local, gerando a necessidade do

retratamento endodôntico. Este comprometimento apical poderá ocorrer associado

ou não a quadro sintomático (Maniglia-Ferreira et al., 2007).

Não há na literatura estudos in vivo que indiquem esta degradação do

material obturador com o tempo, o que torna impossível ter parâmetros de

longevidade do tratamento endodôntico. Ou seja, após quanto tempo devo fazer

uma “revisão” dos tratamentos endodônticos para saber se existe alterações

periapicais crônicas assintomáticas?

Além do tempo de tratamento (envelhecimento do material), outros

fatores a serem considerados são: o armazenamento, diretamente influenciado

pela luz, umidade e temperatura (Alam et al., 2000), e a técnica de obturação

utilizada, uma vez que as técnicas termoplastificadas utilizam calor, que pode ser

excessivo, causando uma degradação precoce da guta-percha (Ivan et al., 2003).

A técnica da condensação lateral a frio é, talvez, a mais usada na

prática endodôntica, e que apresenta o menor grau de dificuldade (De Deus,

1992). No entanto, sua capacidade de ocupar os diferentes espaços internos do

sistema de canais radiculares tem sido questionada (Gutmann & Witherspoon,

2002).

Em estudos laboratoriais comparativos entre a condensação lateral

(técnica a frio) e técnicas que utilizam guta-percha aquecida (termoplastificadas), a

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Introdução

5

técnica da condensação lateral demonstrou os piores resultados (Gençoğlu et al.,

2002; Bowman & Baumgartner, 2002), pois foram notados espaços vazios, cones

de guta-percha retorcidos na massa obturadora, com pouca capacidade de

adaptação às paredes dentinárias (Weller et al., 1997), menor quantidade de guta-

percha (Wu et al., 2002), além de apresentar maior espessura (De Deus et al.,

2003) e pior distribuição do cimento obturador no interior da cavidade pulpar (Wu

et al., 2000). Porém, não há na literatura nenhum trabalho clínico que comprove

que as técnicas a frio proporcionam menor índice de sucesso clínico do que as

técnicas que utilizam guta-percha termoplastificada. Toda a superioridade da

qualidade de obturação utilizando-se guta-percha aquecida pode não ter

relevância clínica. A mesma pode ser restrita apenas ao fato de permitir a

visualização de casos clínicos mais elaborados e dignos de elogios quando

visualizados radiograficamente.

A obturação em três dimensões foi mais bem entendida após o clássico

trabalho de Schilder que, em 1967, demonstrou esta nova maneira de se buscar o

selamento mais hermético, através do aquecimento e condensação da guta-

percha. O autor demonstrou ainda a importância e necessidade de uma boa

limpeza e modelagem, utilizando-se a manobra da patência foraminal, do sistema

de canais radiculares para que fosse possível alcançar uma obturação

tridimensional.

Na descrição do processo, Schilder (1967) relata que a guta-percha ao

ser aquecida pela fonte de calor, (condensador aquecido em lâmpada à álcool),

sofre plastificação entre 3 a 5 mm além do ponto de aquecimento. Após o

aquecimento, deve-se seguir a condensação vertical, dinâmica esta, denominada

de onda de condensação. A dinâmica de aquecimento e condensação deve

terminar a 5 mm do ápice (Schilder, 1967). Só mais recentemente, Goodman et al.

(1981) demonstraram que a guta-percha quando aquecida realmente sofre

plastificação a 5 mm da fonte de calor.

Algumas modificações vêm sendo feitas ao longo do tempo na técnica

de Schilder, como o uso de fontes de calor mais seguras (Touch and Heat e

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Introdução

6

System B), em substituição ao aquecimento através de condensadores em

lâmpada à álcool. Essa última, por alcançar temperatura em torno de 321ºC,

inviabiliza o trabalho clínico com a guta-percha que se decompõe à 100ºC

(Marciano & Michailesco, 1989). Além disso, promove o aquecimento excessivo e

indesejável do periodonto (Blum et al., 1997; Lee et al., 1998; Silver et al., 1999;

Ferreira et al., 1999).

Outro importante avanço foi idealizado por Buchanan (1996), utilizando

pontas condensadoras com quatro conicidades diferentes (F, FM, M e ML). Ao

serem acopladas à unidade System B, funcionam como fonte de calor e

condensador, otimizando o tempo para a condensação vertical do terço apical.

Esta técnica, chamada de Onda de Condensação, após se acionar a fonte de

aquecimento das pontas condensadoras, faz-se simultaneamente o derretimento e

condensação vertical em movimento único e contínuo até 4 a 5mm aquém do

comprimento de trabalho. Esta técnica é tida como a evolução da técnica de

Schilder (Schilder, 1967). A qualidade de obturação obtida é muito satisfatória,

conseguindo-se obturar com grande freqüência canais laterais e acessórios.

Outras técnicas termoplastificadas também foram propostas e ganharam

credibilidade frente aos endodontistas em todo o mundo. Dentre as propostas na

literatura, as que mais se difundiram são: Híbrida de Tagger, Thermafil, Obtura e

Microseal (Gutmann & Witherspoon, 2002). De um modo geral, as técnicas que

utilizam aquecimento da guta-percha durante os procedimentos de obturação

promovem melhor adaptação do material obturador às paredes do canal radicular.

Este fato permite alcançar melhores resultados de selamento da cavidade pulpar

(Lea et al., 2005).

Os sistemas Thermafil, Obtura e Microseal são executados após

aquecimento prévio da guta-percha, ou seja, a guta-percha é inserida no interior

do sistema de canais radiculares já aquecida e plastificada. A técnica híbrida de

Tagger (Tagger, 1984), da mesma forma que nas técnicas de Schilder e Onda de

Condensação, o cone de guta-percha é aquecido no interior do canal radicular,

sendo que este calor gerado é transmitido também ao periodonto. Porém, como

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Introdução

7

citado anteriormente, estudos têm demonstrado que uso de fontes controladas de

calor não causam prejuízos ao ligamento periodontal (Lee et al., 1998),

diferentemente do uso de condensadores aquecidos em lâmpada à álcool,

gerando danos ao ligamento (Blum et al., 1997; Silver et al., 1999; Ferreira et al.,

1999) e ao material obturador, super-aquecendo a guta-percha (Marciano &

Michailesco, 1989).

A obturação do sistema de canais radiculares usando guta-percha

termoplastificada através de uma seringa de pressão previamente aquecida a

160oC foi introduzida em 1977 (Yee et al., 1977). As técnicas evoluíram e

atualmente o sistema mais avançado é o Obtura II (Obtura Corporation, Penton,

MI, EUA), onde uma fonte segura de calor aquece o bastão de guta-percha, a

qual, após plastificação, é introduzida no interior do canal radicular através de

agulhas delgadas de prata de calibre 20 ou 23, a uma temperatura que oscila

entre 55oC e 60oC.

Em 1978, Johnson apresentou o protótipo do Sistema Thermafil®

(Dentsply-Maillefer, Tulsa, OK, EUA) como uma abordagem inovadora para

obturar sistema de canais radiculares, introduzindo em seu interior limas de aço

inoxidável envolvidas com guta-percha, termoplastificada em lâmpada à álcool, em

conjunto com cimento obturador. A técnica foi refinada e industrializada, sendo

que atualmente o dispositivo central é de material plástico e a fonte de calor para

pré-aquecer a guta-percha é segura e controlada, não causando alterações

inadequadas no polímero guta-percha.

O sistema Microseal® (Analytic Endodontics, Glendora, CA, EUA),

desenvolvido por John McSpadden faz associação de cones de guta-percha

inseridos no interior do canal radicular, os quais são termoplastificados com auxílio

de termocompactadores envoltos por guta-percha aquecida e plastificada

(microflow) em fonte de calor segura (Lopes & Siqueira 2004).

Na área de odontologia o termo guta-percha é freqüentemente

empregado para designar o material que compõe os cones/bastões, denominados

de cones de guta-percha, ou simplesmente de guta-percha. Esse material, cuja

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Introdução

8

utilização foi introduzida por Bowman em 1867 (De Deus, 1992), é o material de

escolha nas técnicas de obturação, independentemente se a técnica for a frio ou

termoplastificada (Hauman & Love, 2003).

A guta-percha, na realidade, é apenas um dos componentes destes

cones/bastões. Os outros componentes são: ZnO (óxido de zinco), sulfatos

metálicos (BaSO4) e ceras/resinas (Maniglia-Ferreira et al. 2005). Apesar da

grande variação na sua formulação, algumas generalizações podem ser

registradas. A primeira é que os componentes principais são os inorgânicos

(óxidos e sulfatos), contribuindo, em média, com 77% em massa. A segunda

refere-se à contribuição da borracha guta-percha que, em geral, é de 20%. O

restante é completado com componentes minoritários, que completam os

componentes orgânicos, ceras/resinas (Friedman et al., 1977; Marciano &

Michailesco, 1989; Gurgel-Filho et al., 2003; Maniglia-Ferreira et al. 2005).

Estudos associados aos cones de guta-percha já evidenciaram que

estes apresentam pequena atividade antimicrobiana em função da presença do

óxido de zinco em sua composição (Moorer & Genet, 1982a; Moorer & Genet,

1982b), além de apresentarem baixa toxicidade (Wolfson & Seltzer, 1975) e não

interferirem em processos de reparos periapicais quando entram em contato com

o tecido periodontal (Craig et al., 1997; Sjögren et al., 1998).

Quimicamente a guta-percha é um polímero orgânico natural, que pode

ser obtido pela coagulação de látex de árvores de Sapotáceas do gênero

Palaquim, existentes principalmente no arquipélago Malaio. Ele é derivado do

monômero isopreno, polimerizado na posição 1,4. A guta-percha e a borracha

natural apresentam a mesma unidade constitucional de repetição, mas diferem na

posição dos grupamentos CH2, o que as torna isômeros. Na borracha natural, poli

(1,4 cis-isopreno), os grupamentos CH2, através dos quais a cadeia polimérica é

construída, estão localizados no mesmo lado em relação à dupla ligação. Na guta-

percha, poli (1,4 trans-isopreno), os grupamentos CH2 estão localizados em

posição transversal. O isômero trans é mais linear e cristaliza mais facilmente,

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Introdução

9

consequentemente, a guta-percha é mais dura, mais quebradiça e menos elástica

do que a borracha natural (isômero cis) (Nguyen, 1997).

O isômero trans pode se manifestar em duas fases cristalinas, alfa e

beta, que diferem somente na configuração em relação à ligação simples CH2-

CH2, tendo como diferença entre elas a temperatura em que o polímero se

encontra. Na natureza, in situ, é mais encontrada na fase alfa, devido a não se

encontrar misturada a outros componentes e esta forma ser mais estável. A outra

fase chama-se beta, na qual o polímero se estabiliza após sua manipulação com

componentes inorgânicos. Além destas fases cristalinas, existe a fase amorfa,

onde não existe ordenamento das cadeias do polímero (Schilder et al., 1974a). A

causa da transição do polímero para cada fase é a temperatura, gerando

alterações estruturais na cadeia de carbonos, podendo estas alterações serem

reversíveis ou não. Na figura 1 estão esquematizadas as fórmulas químicas das

fases alfa e beta do polímero guta-percha (trans 1,4- polisopreno).

Figura 1- Unidade estrutural do polímero (isopreno) e fases alfa (α) e beta (β) do polímero guta-

percha (trans- 1,4 polisopreno).

CH3

C C

CH2

CH2

H

CH3

C C

CH2CH2

CH2CH2

H

Isopreno CH3

C C

CH2

CH2

H

CH3

C C

CH2

CH2

H

CH3

C C

CH2

CH2

H

CH3

C C

CH2

CH2

H

CH3

C C

CH2

CH2

H

CH3

C C

CH2CH2

CH2CH2

H

CH3

C C

CH2

CH2

H

CH3

C C

CH2CH2

CH2CH2

H

CH3

C C

CH2

CH2

H

CH3

C C

CH2CH2

CH2CH2

H

CH3

C C

CH2

CH2

H

CH3

C C

CH2CH2

CH2CH2

H

Fase α

CH3

C C

CH2

CH2

HCH3

C C

CH2

CH2

H

CH3

C C

CH2

CH2

H CH3

C C

CH2

CH2

H

CH3

C C

CH2

CH2

H

CH3

C C

CH2CH2

CH2CH2

HCH3

C C

CH2

CH2

H

CH3

C C

CH2CH2

CH2CH2

H

CH3

C C

CH2

CH2

H

CH3

C C

CH2CH2

CH2CH2

H CH3

C C

CH2

CH2

H

CH3

C C

CH2CH2

CH2CH2

H

Fase β

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Introdução

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Na fase alfa, possui boa adesividade e baixa viscosidade, sendo que na

fase beta apresenta-se rígida e nenhuma propriedade adesiva (Canalda-Sahli et

al., 1997; Schilder et al., 1974a).

Os cones de guta-percha, após serem manipulados com componentes

orgânicos e inorgânicos, encontram-se na fase beta (Schilder et al., 1974a). Estes

cones, juntamente com o cimento endodôntico, são empregados no

preenchimento de todo o sistema de canais radiculares (Schilder et al., 1974a; De

Deus et al., 2002). Com o tempo, estes cones vão se tornando ressecados,

sofrendo alterações em suas propriedades químicas e físicas, e tornando-se mais

quebradiços (Oliet & Sorin, 1977).

As temperaturas de transição de fase dependem muito da proporção

entre material amorfo e cristalino, da pureza, massa molar do polímero, entre

outros fatores (Schilder et al., 1974a; Goodman et al., 1974; Schilder et al.,

1974b).

O polímero puro na fase mais estável, a alfa, transforma-se em material

amorfo e fundido quando aquecido à temperatura superior a 65°C. Se o material

fundido é resfriado muito lentamente (velocidade menor que 0,5 °C por hora)

retorna a fase alfa. Se resfriado de forma rotineira passa a fase beta (Gutmann &

Witherspoon, 2002).

Quando formulado com os outros componentes (ZnO, BaSO4 e graxa)

para a fabricação do cone, observa-se variação nas suas temperaturas de

transição, em razão das diferenças entre marcas comerciais (composições

distintas). Nos cones, em geral com a guta-percha predominantemente na fase

beta, a transformação para a fase alfa ocorre em temperaturas que variam de 42º

a 49º C. Estes cones, com a guta na fase alfa, transformam-se em material amorfo

quando submetidos à temperaturas mais elevadas (53º a 64 ºC) (Goodman et al.,

1974; Reader et al., 1993). É notado que quando o polímero atinge a fase amorfa,

mesmo sendo resfriado lentamente (0,5oC/hora), o polímero perde sua

característica trans, que é de apresentar duas fases cristalinas (beta e alfa).

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Introdução

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Provavelmente a alteração estrutural o transforme em polímero cis (Combe &

Cohen, 2001).

As transformações de fase do polímero guta-percha e dos cones com a

temperatura estão sintetizadas no esquema abaixo:

As principais aplicações da guta-percha decorrem de suas propriedades

isolantes, impermeabilizantes e termoplásticas. A sua importância na endodontia

depende muito de suas características físicas, particularmente a termoplasticidade

(Weller et al., 1997), que permite melhor adaptação do material obturador às

paredes dos canais radiculares, quando se faz uso de técnicas de obturação que

empregam a guta-percha aquecida (Gurgel-Filho et al., 2006).

Justificadamente há uma busca constante de técnicas que sejam

seguras, previsíveis, eficazes, reversíveis e tridimensionais. Sabe-se que não

existe uma técnica que contemple todos esses objetivos, porém algumas que

utilizam a guta-percha aquecida são as mais eficazes em relação ao selamento

apical e a capacidade de obturar em três dimensões (Marlin & Schilder, 1973; Oliet

& Sorin, 1977; Moreno, 1977; Buchanan, 1996; Gurgel-Filho et al. 2006, Maniglia-

Ferreira et al. 2007).

• Forma cristalina α ⎯⎯⎯⎯⎯→ Material amorfo fundido T ≥ 65°C

• Material amorfo fundido ⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ Forma cristalina α Resfriamento lento

• Material amorfo fundido ⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ Forma cristalina β Resfriamento normal

• Forma cristalina β nos cones ⎯⎯⎯⎯→ Forma cristalina α nos cones T = 42 a 49°C

• Forma cristalina α nos cones ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ Material amorfo fundido T = 53 a 59°C

Transformações térmicas da guta-percha (Schilder et al., 1974a; Combe et al., 2001).

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Introdução

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A eficiência da obturação tridimensional utilizando-se guta-percha

aquecida depende de vários fatores, dentre os quais: i) qualidade do cone/bastão;

ii) tipo da fonte de aquecimento; iii) temperatura de aquecimento; iv) tempo de

aquecimento; v) profundidade da fonte de calor no interior do canal radicular; vi)

propriedades do cimento endodôntico utilizado.

Apesar da importância dos outros fatores, um enfoque particular será

dado à qualidade do cone/bastão, objeto do presente estudo. O que pôde ser

extraído da literatura, tanto da área de Odontologia, quanto da de Química de

polímeros, é que a qualidade do cone pode depender de fatores como: i)

composição química do cone/bastão (Gurgel-Filho et al., 2003); ii) tempo de

fabricação do cone/bastão (Zuolo & Imura, 1998); iii) uniformidade da mistura dos

componentes do cone/bastão; iv) teor do polímero guta-percha contido no

cone/bastão (Goodman et al., 1974); v) massa molar do polímero (Goodman et al.,

1974); vi) distribuição da massa molar (homogeneidade dos componentes ao

longo de todo o cone). Não existem padrões de direcionamento e padronização

das qualidades para a confecção industrial destes cones.

A composição química do cone/bastão, além de não ser especificada

pelos fabricantes, tem sido pouco estudada (Friedman et al., 1977; Zuolo & Imura,

1998). Os trabalhos de Friedman et al. (1977), Marciano & Michailesco (1989), e o

de Gurgel-Filho et al. (2003) revelam que a composição dos cones varia muito

com a marca comercial (Tabela 1).

Tabela 1- Intervalos de percentagens dos componentes químicos de cones de

guta-percha.

Guta-percha (GP) Cera/Resina GP+Cera/Resina BaSO4 ZnO Referência

--- --- 17,7 – 45,7 3,2 – 31,2 36,6 – 74,6 Marciano & Michailesco (1989)a

18,9 – 21,8 1,0 – 4,1 22,7 – 23,8 1,1 – 17,3 59,1 – 75,3 Friedman et al. (1977)b

14.5 – 20.4 1.2 – 3.1 15,7 – 22.4 0 – 11,4 66,5 – 84,3 Gurgel-Filho et al. (2003)c

a 10 marcas comerciais estudadas (Hygienic, Mynol, Roeko, DeTrey, Becht, Septodont, Medico-Dentaire, IFKER, SPAD e Endoset). b 5 marcas comerciais estudadas (Premier, Mynol, Indian Head, Dent-O-Lux, Tempryte). c 5 marcas comerciais estudadas (Analytic, Konne, Obtura, Tanari, Dentsply).

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Introdução

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Dos três trabalhos, com amostragem total de 20 marcas, pode-se

verificar que a percentagem de guta-percha varia de 14,5% – 21,8%, enquanto

que material orgânico total (guta-percha e ceras/resina) varia de 15,7% e 45,7%. A

percentagem de óxido de zinco varia de 36,6% e 84,3% e o sulfato de bário entre

0% e 31,2%.

Essa não padronização na composição química dos cones de guta-

percha pode ocasionar modificações em suas propriedades físicas como,

contração volumétrica pós-aquecimento e menor capacidade de plastificação

linear ao longo do cone (Brandrup et al., 1999), além da possibilidade de poderem

ser mais suscetíveis aos processos oxidativos de degradação, de forma direta

com o aumento de componentes orgânicos (ceras/resinas e guta-percha).

Análises como: i) a degradação do material obturador, associando este

fato ao uso de diferentes técnicas de obturação (técnicas a frio versus técnicas

termoplastificadas); ii) degradação do material obturador com o tempo de

tratamento, correlacionando a degradação do polímero guta-percha com a

longevidade do tratamento endodôntico, são importantes para o conhecimento

clínico, e que merecem ser estudas, além de não serem encontrados registros na

literatura, até o momento, que abordem estes parâmetros. Existem trabalhos

demonstrando que os cones de guta-percha tornam-se quebradiços com o passar

do tempo (Marciano & Michailesco 1989), mostrando-se que ocorre degradação

parcial dos componentes quando estocados sob luz artificial (Johansson, 1980).

Entretanto, outros autores (Sorin et al., 1979) afirmam que esta

degradação parcial pode ser revertida através de leves alternâncias de calor e frio.

Desta forma, o tempo de confecção e a luz, que possivelmente causam

degradação da guta-percha podem ser combatidos através de manipulações

controladas, devolvendo ao polímero as características da guta-percha alfa. O uso

excessivo do calor durante os procedimentos de produção e execução das

técnicas de obturação dos canais radiculares pode causar a degradação precoce

do polímero (Ivan et al., 2003). Recentemente trabalhos estão sugerindo que

lesões persistentes estão associadas à possível degradação do material obturador

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Introdução

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(Nair, 2006), e ainda, que existem espécies bacterianas, como a Pseudomonas

aeruginosa, que utilizam o poliisopreno como substrato (Linos et al., 2000).

Este fato despertou-nos para o desenvolvimento da linha de estudo em

materiais obturadores, centralizando os estudos no polímero guta-percha (análises

química, térmica e degradação). Para isso foram realizados quatro experimentos

distintos, separados em capítulos, que se encontram no apêndice: capítulo 1

(Brazilian gutta-percha points. Part I: chemical composition and X-ray diffraction

analysis); capítulo 2 (Brazilian gutta-percha points. Part II: thermal properties);

capítulo 3 (A preliminary analyzes of gutta-percha degradation after root-canal

obturation with thermoplasticized techniques); capítulo 4 (Degradation of trans-

polyisoprene overtime following the analysis of root fillings removed during

conventional retreatment).

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Proposição

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2. PROPOSIÇÃO

O presente trabalho teve como objetivos:

1- Analisar a composição química e comportamento térmico de cinco marcas de

cones nacionais de guta-percha;

2- Analisar in vitro a degradação do polímero guta-percha após uso de técnicas e

sistemas obturadores que utilizam o calor para plastificação da guta-percha;

3- Analisar in vivo a degradação do polímero guta-percha, através da colheita de

material obturador de canais tratados endodonticamente em períodos variando

entre 2 e 30 anos, com e sem presença de lesão periapical, indicados para

retratamento endodôntico.

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Capítulo 1

17

3.1. CAPÍTULO 1 TÍTULO:

Brazilian gutta-percha points. Part I: chemical composition and X-ray

diffraction analysis

PERIÓDICO ENVIADO Brazilian Oral Research

CONDIÇÃO ATUAL Artigo enviado para publicação, aceito em 14 de julho de 2005 e

publicado no volume 19, número 3, paginas 193-7, ano 2005.

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Capítulo 1

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Brazilian gutta-percha points. Part I: chemical composition and X-ray diffraction analysis Cones nacionais de guta-percha. Parte I: composição química e análise por

difração de raios-X

Cláudio Maniglia-Ferreira∗

João Batista Araújo Silva Jr∗∗

Regina Célia Monteiro de Paula∗∗∗

Judith Pessoa Andrade Feitosa∗∗∗

Douglas Giordani Negreiros Cortez∗∗∗∗

Alexandre Augusto Zaia∗∗∗∗∗

Francisco José de Souza-Filho∗∗∗∗∗

ABSTRACT: Eight nonstandardized gutta-percha points commercially available in

Brazil (Konne, Tanari, Endopoint, Odous, Dentsply 0.04, Dentsply 0.06, Dentsply

TP and Dentsply FM) were analysed chemically and by X-ray diffraction, and their

chemical compositions were compared. The organic fraction (gutta-percha polymer

and wax/resin) of nonstandardized gutta-percha points was separated from the

inorganic fraction (ZnO and BaSO4) by dissolving in chloroform. The gutta-percha

polymer was precipitated with acetone. The inorganic fraction was analysed by

elemental microanalysis. Energy-dispersive X-ray microanalysis (EDX) and X-ray

diffraction were employed to identify the chemical elements and compounds

(barium sulphate and zinc oxide). The barium sulphate content was calculated from

the percentage of sulphur from elemental microanalysis. All analyses were

repeated three times. The means and standard deviations of the percentage by

∗ Assistant Professor, Department of Endodontics, University of Fortaleza, UNIFOR. ∗∗ MS, PhD in course, Department of Organic and Inorganic Chemistry, Federal University of Ceará, UFC. ∗∗∗ Adjunct Professor, Department of Organic and Inorganic Chemistry, Federal University of Ceará, UFC. ∗∗∗∗ MS, PhD in course, Department of Endodonitcs, Dental Faculty of Piracicaba, State University of Campinas, UNICAMP ∗∗∗∗∗ Adjunct Professor, Department of Endodonitcs, Dental Faculty of Piracicaba, State University of Campinas, UNICAMP

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Capítulo 1

19

weight of gutta-percha in the points were: Konne (17.6±0.30), Tanari (15.2±0.30),

Endopoint (16.7±0.23), Odous (18.8±0.20), Dentsply 0.04 (15.7±0.17), Dentsply

0.06 (16.6±0.17), Dentsply TP (21.6±0.15) and Dentsply FM (16.3±0.23). The

means and standard deviations of the zinc oxide content were: Konne (79.9±0.10),

Tanari (81.9±0.07), Endopoint (81.3±0.40), Odous (79.7±0.26), Dentsply 0.04

(77.9±0.03), Dentsply 0.06 (78.2±0.07), Dentsply TP (69.8±0.19) and Dentsply FM

(72.6±0.70). The method utilized was appropriate to quantify gutta-percha,

wax/resin, zinc oxide and barium sulphate. Cone brands without barium sulphate

were found. An unusual high wax/resin percentage was detected in Dentsply FM

(p=0.0003). Dentsply TP showed the highest gutta-percha percentage (p=0.0003).

DESCRIPTORS: gutta-percha, chemical composition, dental cone

RESUMO: Oito marcas de cones de guta-percha disponíveis no mercado

brasileiro (Konne, Tanari, Endopoint, Odous, Dentsply 0.04, Dentsply 0.06,

Dentsply TP e Dentsply FM) foram analisadas quimicamente e por difração de

raios-X, e suas composições comparadas. A porção orgânica (guta-percha e

ceras/resinas) foi separada da porção inorgânica (ZnO e BaSO4) através da

dissolução em clorofórmio. O polímero guta-percha foi precipitado com adição de

acetona. A fração inorgânica foi analisada por microanálise elementar.

Microanálise por energia dispersiva de raios-X (EDX) e difração por raios-X foram

utilizados para identificar os elementos e compostos (BaSO4 e ZnO). A quantidade

de sulfato de bário foi calculada através da porcentagem de enxofre detectada na

microanálise elementar. Todas as análises foram executadas em triplicata. As

médias e desvios padrões das porcentagens em peso de guta-percha nas

diferentes marcas analisadas foram: Konne (17,6±0,30), Tanari (15,2±0,30),

Endopoint (16,7±0,23), Odous (18,8±0,20), Dentsply 0.04 (15,7±0,17), Dentsply

0.06 (16,6±0,17), Dentsply TP (21,6±0,15) e Dentsply FM (16,3±0,23). As médias

e desvios padrões das quantidades de óxido de zinco encontradas foram: Konne

(79,9±0,10), Tanari (81,9±0,07), Endopoint (81,3±0,40), Odous (79,7±0,26),

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Capítulo 1

20

Dentsply 0.04 (77,9±0,03), Dentsply 0.06 (78,2±0,07), Dentsply TP (69,8±0,19)

and Dentsply FM (72,6±0,70). O método utilizado foi apropriado para quantificação

dos componentes guta-percha, ceras/resinas, óxido de zinco e sulfato de bário.

Foram encontrados cones que não apresentaram sulfato de bário na composição.

Foi detectada uma concentração exagerada de ceras/resinas no cone Dentsply

FM (p=0.0003). O cone Dentsply TP apresentou a maior porcentagem de guta-

percha (p=0.0003).

DESCRITORES: guta-percha, composição química, cones.

INTRODUCTION The final objective of endodontic procedures should be the total

cleaning, shaping and obturation of the root canal system13,14. According to

Schilder14 (1967), Gutmann, Witherspoon6 (2002) and De Deus et al.2 (2002),

gutta-percha is considered to be the best material for root canal filling, independent

of the technique applied.

Gutta-percha polymer is a trans-1,4-polyisoprene, obtained from the

coagulation of latex produced by trees of the Sapotaceae family and mainly

derived from Palaquium gutta bail6,8. It was first introduced to the Royal Asiatic

Society of England in 1843 by Sir Jose d´Almeida and was introduced into dentistry

in the late 1800s. It occurs naturally and is harder, more brittle, and less elastic

than natural rubber15.

Gutta-percha is rigid at room temperature, becomes pliable at 25-30ºC,

softens at 60ºC, and melts at 100ºC with partial decomposition1. It is a hydrocarbon

and is soluble in chloroform, eucalyptone, carbon disulphide, benzene and xylem.

When exposed to light and air, gutta-percha undergoes degradative oxidation and

becomes brittle4. The crystalline phase appears in two forms: 1) the alpha phase

and 2) the beta phase. The forms differ only in the molecular repeat distance and

single carbon-bond configuration13,14,15.

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Capítulo 1

21

Brittleness, stiffness, tensile strength, and radiopacity have been shown

to depend primarily on the proportions of organic (gutta-percha polymer and

wax/resins) and inorganic (zinc oxide and metal sulphates) components3. Zinc

oxide is also responsible for antibacterial activity of gutta-percha points11. The

particular percentages of components vary according to the manufacturer. It is

evident that since the cones differ in their composition, they may differ in their

physical properties and even in their biological effect17.

Friedman et al.4 (1977) have found that, the points composition are

approximately 18 to 22% in gutta-percha polymer, 59 to 75% in zinc oxide and 1.1

to 17.2% in barium sulphate. Marciano, Michailesco9 (1989) have reported lower

ZnO content (36.6%) and higher BaSO4 content (31.2%). Recently, Gurgel-Filho et

al.5 (2003) have reported the absence of barium sulphate in the composition of

three dental gutta-percha brands manufactured in Brazil. (Konne, Tanari and

Dentsply FM), which was never seen in the literature.

The purpose of the present study was to determine the chemical

composition of eight brazilian commercially available nonstandardized gutta-percha

cones: Konne, Tanari, Endopoint, Odous, Dentsply 0.04, Dentsply 0.06, Dentsply

TP and Dentsply FM.

MATERIAL AND METHODS The gutta-percha contained in eight different dental gutta-percha cones

commercially available was analysed. Gutta-percha brands, expiry date and lot

number are respectively: Konne, Dec/2005 (no lot number); Tanari, Oct/2007

(001003G), Endopoint, Jan/2007 (005); Odous, May/2005 (05); Dentsply 0.04

Nov/2006 (10701); Dentsply 0.06, Nov/2006 (11106); Dentsply TP Nov/2006

(8799); Dentsply FM Jun/2006 (2828). All samples were analysed before the cone

manufactures established expiry date.

For the commercial points, in order to separate gutta-percha point

components, the procedure described by Gurgel-Filho et al.5 (2003) was followed:

1g of commercial gutta-percha points was dissolved in 10 mL of chloroform (24

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Capítulo 1

22

hours/300 rpm). The resulting solution was then centrifuged for 15 minutes at 6000

rpm. This permits separation of a solid phase (inorganic components – zinc oxide

and metal sulphates) from the supernatant (organic components – gutta-percha,

resins and waxes) remaining in solution.

As gutta-percha has a low dissolving rate and, in general, undergoes a

slow dissolving process16, the samples were placed in contact with 10 mL of

chloroform for 24 h prior to centrifuging. The gutta-percha polymer, insoluble in

acetone, was coagulated by adding this solvent and weighing after total solvent

evaporation. The mass of soluble material in acetone (wax/resin) was determined

after solvent evaporation.

The organic fraction (gutta-percha polymer and wax/resin) was

determined using the procedure described by Gurgel-Filho et al.5 (2003). The

barium sulphate content was determined from the sulphur percentage (elemental

microanalysis) using equation 1. Zinc oxide content was calculated using equation

2 when the specimen contained sulphur, or by equation 3 if it did not. (1) BaSO4% = S% x (BaSO4 molar mass)/(S atomic mass) = S% x 7.28

(2) ZnO% = 100% - (gutta-percha polymer% + wax/resin% + BaSO4%)

(3) ZnO% = 100% - (gutta-percha polymer% + wax/resin% )

Energy-dispersive X-ray microanalysis (EDX) was utilised to establish

qualitatively the presence of chemical elements in the samples. The analysis was

carried out on sections of all eight brands mounted on aluminium stubs and carbon

coated. A DSM-940A scanning electron microscope (Carl Zeiss, Jena, Germany)

with Link System 3.34 Series 300 with Si (Li) detector was used for the analysis. The sections were analysed at X 1000 magnifications.

The apparatus used for the X-ray diffraction analysis was a Philips MDR

Pro (Eindhoven, Holland) operating at 40kV and 20mA using a copper tube. The

equipment was calibrated to give 102 cps. Each specimen was observed separately

and compared with the X-ray diffraction pattern of zinc oxide and barium sulphate

to verify the presence of these two compounds.

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Capítulo 1

23

The quantitative determination of carbon, hydrogen, nitrogen and

sulphur chemical elements in the samples was carried out in a CHNS/O Carlo Erba

microanalyser, model 1110 (Rodano, Italy) with combustion at 1000°C in oxygen

atmosphere. A thermal conductivity detector was employed. All the analyses were

repeated three times for each material.

RESULTS

The results of chemical assay with respect to organic and inorganic

fractions of the eight nonstandardized gutta-percha cones are shown in table 1.

The data obtained were statistically evaluated using the Kruskal-Wallis test (SPSS

12.0) at the significance level of p=0.05.

TABLE 1 - Mean and standard deviation (SD) of percentage weights of organic

and inorganic fractions from chemical assay of gutta-percha cones.

Gutta-percha cone Organic fraction

(mean±SD)

Inorganic fraction

(mean±SD)

Konne 20.1±0.30 79.9±0.10

Tanari 18.1±0.30 81.9±0.07

Endopoint 18.7±0.23 81.3±0.40

Odous 20.3±0.20 79.7±0.26

Dentsply 0.04 18.8±0.17 81.2±0.03

Dentsply 0.06 19.0±0.17 81.1±0.07

Dentsply TP 25.6±0.15 74.4±0.19

Dentsply FM 26.7±0.53 73.3±0.70

The data of gutta-percha revealed that the values varying between

15.2% - 21.6%. There was no statistical difference between: Konne, Endopoint,

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Capítulo 1

24

Odous and Dentsply 0.06 (p=0.2987); and Tanari and Dentsply 0.04 (p=0.6033).

Dentsply TP showed the highest percentage of gutta-percha followed by: i)

Dentsply FM (p=0.0377); ii) Konne, Endopoint, Odous and Dentsply 0.04

(p=0.0094); iii) Tanari and Dentsply 0.04 (p=0.0003).

Dentsply FM showed the highest percentage of wax/resin (10.4%)

(p=0.0003). Between the others gutta-percha cones no statistically differences

were found for wax/resin percentage.

The qualitative presence of BaSO4 and ZnO was determined in an X-ray

diffraction, associated with the presence and absence of BaSO4, respectively. The

energy-dispersive X-ray microanalysis showed all the elements presented, such as

barium, in all gutta-percha cones studied.

TABLE 2 – Composition of some Brazilian gutta-percha cones (%).

Gutta-percha cone Gutta-percha

(mean±SD)

Wax / Resin

(mean±SD)

Barium sulphate

(mean±SD)

Zinc oxide

(mean±SD)

Konne 17.6±0.30 2.5±0.40 0 79.9±0.10

Tanari 15.2±0.30 2.9±0.13 0 81.9±0.07

Endopoint 16.7±0.23 2.0±0.37 0 81.3±0.40

Odous 18.8±0.20 1.5±0.13 0 79.7±0.26

Dentsply 0.04 15.7±0.17 3.1±0.20 3.3±0.2 77.9±0.03

Dentsply 0.06 16.6±0.17 2.4±0.10 2.8±0.6 78.2±0.07

Dentsply TP 21.6±0.15 4.0±0.36 4.7±0.3 69.8±0.19

Dentsply FM 16.3±0.23 10.4±0.11 1.4±0.0 72.6±0.70

Elemental microanalysis shows the presence of carbon, hydrogen and

nitrogen in all specimens. This analysis quantifies these components. The final

composition of eight gutta-percha cones is shown in table 2. In table 3, the data

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Capítulo 1

25

obtained from the present study are compared with results of Friedman et al.4

(1977), Marciano, Michailesco8 (1989) and Gurgel-Filho et al.5 (2003).

TABLE 3 - Comparison between ranges of component percentage of gutta-percha

cones obtained from different authors and brands

Gutta-percha Wax/resin Organic fraction BaSO4 ZnO Inorganic fraction Reference

18.9 – 21.8 1.0 – 4.1 22.7 – 23.8 1.1 – 17.3 59.1 – 75.3 75.3 – 76.9 Friedman et al.3 (1977)a

--- --- 17.7 – 45.7 3.2 – 31.2 36.6 – 74.6 54.3 – 82.3 Marciano, Michailesco6 (1989)b

14.5 – 20.4 1.2 – 3.1 15.7 – 22.4 0 – 11.4 66.5 – 84.3 77.6 – 84.3 Gurgel-Filho et al.5 (2003)c

15.2 – 21.6 1.5 – 10.4 18.1 – 26.7 0 – 4.6 69.8 – 81.9 73.3 – 81.9 This workd

a Five commercial brands were studied (Premier, Mynol, Indian Head, Dent-O-Lux, Tempryte).; b Ten commercial brands were studied (Hygienic, Mynol, Roeko, Detrey, Becht, Septodont, Medico-Dentaire, IFKER, SPAD, Endoset); c Five commercial brands were studied (Analytic, Konne, Obtura, Tanari, Dentsply); d Eight commercial brands were studied (Konne, Tanari, Endopoint, Odous, Dentsply 0.04, Dentsply 0.06, Dentsply TP and Dentsply FM).

DISCUSSION The root canal system contains lateral canals that communicate with the

periodontal tissue in the furcation or at the apex3. Every exit from the root canal is

to be regarded as a possible route for decomposition products where there is a

necrotic pulp7. The tendency for apical/periodontal lesions of endodontic origin to

heal depends upon a number of factors, including complete filling of the root canal

system in three dimensions. An ideal technique to accomplish this was presented

in 1967 by Schilder14, showing that is possible to produce a three-dimensional

bioinert root canal filling by heating a gutta-percha point within the canal14.

Gutta-percha cones are commercially available and are in fact

composed of barium sulphate, zinc oxide, waxes, resins and gutta-percha9,10.

These different components are combined in various quantities for the different

commercial brands10.

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Capítulo 1

26

The constituents of eight brazilian gutta-percha cones were identified by

qualitative chemical analysis and their relative percentages were determined. The

chemical structures of resins and/or waxes presented were not analysed. The

results obtained from these experiments showed heterogeneity among different

brands of dental gutta-percha cones.

The X-ray microanalysis and elemental microanalysis provide an

overview of the elemental composition of the gutta-percha points. Elemental

microanalysis is the most popular technique to quantify Sulphur content. While

these methods, as used in the present study, provide qualitative data, assumptions

from the results may be made on the relative contents. Zinc was universally

present in large amounts, reflecting the fact that zinc oxide is the main ingredient in

these points, according to many studies4,5,6,9.

The composition of Tanari determined here (gutta-percha 15.2%,

wax/resin 2.9%, zinc oxide 81.9%) are very similar to that reported by Gurgel-

Filho et al.5 (2003): 15.6; 2.4 and 82.0% respectively. This indicates that no

composition change was introduced by manufacturer recently. However, Konne

and Dentsply composition are different from the previous analysis. The content

of gutta-percha in Konne reported in the literature, for example, was

18.9±0.30%, different from that determined here (17.6±0.30%). It confirms the

change in Konne composition. Dentsply FM comparison shows that actually the

barium sulphate is present in the chemical composition.

The range of components according to Gurgel-Filho et al.5 (2003),

Friedman et al.4 (1977), and Marciano, Michailesco8 (1989) is 14.5 to 21.8 % in

gutta-percha, 1.0 to 4.1% in wax/resin, 0 to 31.2% in barium sulphate and 36.6 to

84.3% in zinc oxide (table 3). The content of gutta-percha, BaSO4, and ZnO in the

Brazilian brands, determined in the present work, are in the range reported by

those authors. The greatest difference observed is the wax/resin content observed

in Dentsply FM (10.4%) much higher than the upper value determined before

(4.1%). The unusual absence of BaSO4, reported by Gurgel-Filho et al.5 (2003) for

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Capítulo 1

27

some Brazilian brands is now observed form four brands (Konne, Tanari,

Endopoint and Odous). This behaviour is no more unusual.

In the early 1970’s, the ideal semisolid root canal filling material should

possess the proper combination of flexibility and rigidity to permit the negotiation of

almost any root canal, regardless of its anatomic characteristics4. Later, advanced

methods based on three-dimensional data acquisition became available for the

description of canal geometry and possible changes during cleaning and shaping

procedures12.

Schilder14 (1967) introduced the concept of cleaning and shaping. Most

obturation problems are really problems of cleaning and shaping. Actually, the

endodontist can develop a continuously tapering conical form in the root canal

preparation within the regular dentine walls. This fact permits the use of gutta-

percha cones having an ideal composition, avoiding the high percentage of

inorganic fraction to make the cones rigid, and making the three dimensional root

canal system obturation easy using thermoplastic techniques.

The chemical compositions of gutta-percha points vary according to

manufacturer, especially in the proportions of gutta-percha and zinc oxide. This

may lead to variations in brittleness, stiffness, tensile strength, and radiopacity4,6,

and also in flow, plasticity, elongation, inherent tension force, and thermal

behaviour4,6,17.

The cone became more rigid with high concentration of inorganic

components and low percentage of gutta-percha13 making the conventional filling

technique easier (lateral condensation). Gutta-percha cones should present at

least 17% of gutta-percha and no more than 3% of wax/resin (Dentsply FM e

Dentsply TP, 10.4±0.11 e 4.0±0.36 respectively), permitting a good thermal

beaviour during warm root canal filling. Barium sulphate and Zinc oxide provide

radiopacity15.

Other studies have been undertaken, seeking to correlate physical

properties, chemical composition and clinical behaviour (microleakage) to the

different brands of gutta-percha cones readily available to the clinician.

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Capítulo 1

28

CONCLUSIONS This paper showed that: the method utilized was appropriate to quantify

gutta-percha, wax/resin, zinc oxide and barium sulphate. Cone brands without

barium sulphate were found (Konne, Tanari, Endopoint and Odous). The gutta-

percha and zinc oxide contents from 15.2% to 21.6% and 72.6% and 81.9%,

respectively. An unusual high wax/resin percentage was detected in one brand

(Dentsply FM). Dentsply TP showed the highest gutta-percha percentage.

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Capítulo 1

29

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Capítulo 2

31

3.2. CAPÍTULO 2 TÍTULO:

Brazilian gutta-percha points. Part II: thermal properties

PERIÓDICO ENVIADO Brazilian Oral Research

CONDIÇÃO ATUAL Artigo enviado para publicação, aceito em 19 de outubro de 2006 e

publicado no volume 21, número 1, paginas 29-34, ano 2007.

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Capítulo 2

32

Brazilian gutta-percha points. Part II: thermal properties Cones nacionais de guta-percha. Parte II: propriedades térmicas

Cláudio Maniglia-Ferreira∗

Eduardo Diogo Gurgel-Filho∗

João Batista Araújo Silva Jr∗∗

Regina Célia Monteiro de Paula∗∗∗

Judith Pessoa Andrade Feitosa∗∗∗

Brenda Paula Figueiredo de Almeida Gomes∗∗∗∗

Francisco José de Souza-Filho∗∗∗∗

ABSTRACT: This study was undertaken to explore the effect of heating on

materials, analyzing the occurrence of endothermic peaks corresponding to the

transformation that occurs in the crystalline structure of the polymer during thermal

manipulation. This study also seeks to determine the temperature at which these

peaks occur, causing a transformation from the β- to the α-form, and from the α- to

amorphous phase. Eight nonstandardized gutta-percha points commercially

available in Brazil (Konne, Tanari, Endopoint, Odous, Dentsply 0.04, Dentsply

0.06, Dentsply TP, Dentsply FM) and pure gutta-percha were analysed using

differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry analysis (TGA). The

majority of the products showed thermal behaviour typical of β-gutta-percha, with

two endothermic peaks, except Dentsply 0.04 and Dentsply 0.06, exhibiting two

crystalline transformations upon heating from ambient temperature to 130º, on

reheating fewer endothermic peaks were presented. It was concluded that heating

∗ MS, PhD, Department of Endodontics, University of Fortaleza, UNIFOR. ∗∗ MS, PhD in course, Department of Organic and Inorganic Chemistry, Federal University of Ceará, UFC. ∗∗∗ Adjunct Professor, Department of Organic and Inorganic Chemistry, Federal University of Ceará, UFC. ∗∗∗∗ Adjunct Professor, Department of Endodonitcs, Dental Faculty of Piracicaba, State University of Campinas, UNICAMP

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Capítulo 2

33

dental gutta-percha to 130ºC causes permanent physical changes to its chemical

and polymer structures.

DESCRIPTORS: Endodontics, Gutta-percha, Thermal properties.

RESUMO: Este estudo teve como objetivo analisar, através da Calorimetria

Diferencial de Varredura (DSC) e Análise Termogravimétrica (TGA), os efeitos do

aquecimento sobre o polímero guta-percha, bem como explorar a ocorrência de

picos endotérmicos, os quais correspondem às transformações cristalinas do

polímero guta-percha, o que é traduzido em transições de fases (fase β para α e

fase α para amorfa). Foram utilizadas 8 marcas comerciais de cones de guta-

percha não-estandardizados disponíveis no mercado brasileiro (Konne, Tanari,

Endopoint, Odous, Dentsply 0.04, Dentsply 0.06, Dentsply TP, Dentsply FM), além

da guta-percha pura (controle). As temperaturas de transição foram determinadas

e analisadas. Com exceção das amostras Dentsply 0,04 e Dentsply 0,06, todas as

demais apresentaram duas transformações cristalinas de fase quando submetidas

ao aquecimento da temperatura ambiente até 130ºC, comportamento típico de

guta-percha em fase β. Ao serem resfriadas e reaquecidas, poucas amostras

apresentaram dois picos endotérmicos. É possível concluir que o aquecimento a

130ºC causa danos na estrutura química do polímero guta-percha, o qual altera de

forma definitiva suas propriedades físicas.

DESCRITORES: Endodontia, Guta-percha, Propriedades térmicas.

INTRODUCTION

According to Gutmann, Witherspoon7 (2002), one of the most important

criteria for success in endodontics is the tridimensional stability of the root canal

filling material. Since Schilder15 (1967) introduced the warm vertical condensation

technique, a number of clinical placement techniques involving warm gutta-percha

have been developed.

Gutta-percha polymer is a trans-1,4-polyisoprene, obtained from the

coagulation of latex produced by trees of the Sapotaceae family and mainly

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Capítulo 2

34

derived from Palaquium gutta bail7,11. The crystalline phase appears in two forms:

1) the alpha phase and 2) the beta phase. Transformation occurs in the crystalline

structure of the polymer during thermal manipulation which takes place going from

the β- to the α-form, and from the α- to amorphous phase6. The forms differ only in

their molecular repeat distance and in their single-bond form16,17.

Some studies have related the thermal properties of dental gutta-

percha10,16,20, and shown that changes in its crystallographic form may lead to

irreversible volumetric behaviour3.

In general, the composition of dental gutta-percha has been shown to be

approximately 18 to 22% gutta-percha polymer and 37 to 75% zinc oxide9. The

particular component percentages vary according to the manufacturer8,9,18. It is

evident that since the cones differ in their composition, they may differ in their

physical properties, thermal behaviour16, and even in regard to their biological

effect19.

The purpose of this study was to test, using differential scanning

calorimetry (DSC) and thermogravimetry analysis (TGA), pure gutta-percha and

eight commercially available nonstandardized gutta-percha cones (Konne, Tanari,

Endopoint, Odous, Dentsply 0.04, Dentsply 0.06, Dentsply TP and Dentsply FM),

and to determine whether there are significant differences in their thermal

behaviours.

MATERIALS AND METHODS Analysis was performed on the gutta-percha of eight different dental

gutta-percha cones commercially available as listed in table 1. All samples were

analysed before their expiry date. All the analyses undertaken were repeated twice

for all materials.

The measurements were carried out using two thermal analyses: TGA -

Thermogravimetry Analysis (TGA) (Shimadzu TGA-050, Shimadzu Corporation,

Japan), and Differential Scanning Calorimetry (DSC) (Shimadzu DSC-50,

Shimadzu Corporation, Japan), the calibration of each measurement technique

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Capítulo 2

35

was checked using a calcium oxalate standard. For each material, duplicate

samples between 40 and 50 mg were analysed using 25 mg alumina as the

reference material3.

The principle involved is that when a material is heated and undergoes a

physical change, such as fusion or transitional crystallization, from one form into

another absorbs or generates heat10. The differential scanning calorimetry is

constructed to measure the enthalpic energy of these transformations. The

material is kept steady at the same temperature by cooling or heating it, under

computer control. When a physical change occurs in the test material (endothermic

or exothermic reaction), the apparatus equalizes the temperature to that of the

control. This three-unit apparatus consists of heating, control, and recording

systems10.

TABLE 1- Dental gutta-percha cones nonstandardized selected for study

Gutta-percha cone Manufacturer / supplier Lot number Expiry date

Konne Konne Ind. e Com. de Mat. Odontol., Belo Horizonte, MG, Brazil 01-05 Jan/2008

Tanari Tanariman Ind. Ltda, Macapuru, AM, Brazil 001003G Oct/2007

Endopoint Endopoints Indústria e Comércio Ltda, Paraíba do Sul, RJ, Brazil 005 Jan/2007

Odous Odous Industrial e Comercial Ltda, Belo Horizonte, MG, Brazil 09 May/2006

Dentsply 0.04 Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 10701 Nov/2006

Dentsply 0.06 Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 11106 Nov/2006

Dentsply TP Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 8799 Nov/2006

Dentsply FM Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 38679 Abr/2007

Samples were heated in the analyser to determine the occurrence of

endothermic peaks. The transformation temperatures of dental gutta-percha

compounds were determined to be 42 to 49ºC for the β- to α-form, and 53 to 59ºC

for the α- to amorphous form16.

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Capítulo 2

36

All specimens were heated from room temperature to 70º at a rate of

1ºC/min, during which time the endothermic peaks were recorded. This was

followed by rapid heating to 130ºC. The specimens were then rapidly cooled to

room temperature and heated again to 70ºC at a rate of 1ºC/min, during which time

the endothermic peaks were recorded once more. Simultaneously,

thermogravimetric analysis was carried out to determine the weight loss, if any,

during the heat cycles3. This analysis consists in the elimination of the organic

compounds presented in the analysed material, verifying its degradation behaviour

toward the heat treatment17.

Statistical analysis

The TGA data collected for each sample were entered into a

spreadsheet and analyzed statistically using SPSS for Windows (SPSS Inc.,

Chicago, Ill, USA). The Kruskal-Wallis test was used to compare the percentage of

the remaining weight of inorganic compounds found in each gutta-percha brand

after heat cycles (table 2).

The DSC analyses indicate only the presence and the temperature of

endothermic peaks of the gutta-percha polymer, which occur in between 400C and

600C, demonstrating the profile of its thermal behavior and indicating the phase in

which the polymer is (α, β or amorphous), therefore making the statistical analyses,

in this case, unapplied.

RESULTS The experimental data are presented in Table 2. Good agreement was

found for temperature peaks between replicate specimens. Typical differential

thermal analysis plots are shown in Figures 1A and 1B. Dentsply 0.04 and

Dentsply 0.06 presented only one endothermic peak from the first run, showing

that these materials are different from the others studied in this work.

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Capítulo 2

37

TABLE 2- Temperatures (ºC) at which endothermic peaks occurred (DSC analysis

– run 1 and run 2) and remaining weight (%) after heat cycles (inorganic

components – TGA analysis).

DSC run 1 DSC run 2 Gutta-percha brands

Peak 1 Peak 2 Peak 1 Peak 2 TGA

Pure gutta-percha 51.5 62.1 50.9 61.1 ---

Konne 51.7 61.1 51.8 --- 79.71

Tanari 50.7 59.9 51.3 --- 81.52

Endopoint 51.5 60.5 60.8 --- 79.82

Odous 51.3 60.9 51.6 60.3 81.10

Dentsply 04 --- 62.3 --- 61.8 79.88

Dentsply 06 --- 61.7 --- 61.7 81.58

Dentsply TP 48.6 61.0 50.0 --- 69.71

Dentsply FM 55.7 60.0 50.0 60.2 69.69

The statistical analyses of the obtained data from TGA indicated that

dentsply TP and dentsply FM brands showed the lowest percentages of inorganic

compounds (p<0.01). Konne, Endopoints and Dentsply 0.04 brands showed

superior results of that Dentsply FM and Dentsply TP (p<0.01) but inferior to the

results obtained for Tanari, Odous and Dentsply 0.06 brands (p<0.05) whose

percentages of inorganic compounds were the highest among all brands.

TGA (Figure 2) showed that no material had a measurable weight loss

under the conditions of these experiments (Table 2).

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Capítulo 2

38

FIGURE 1- DSC showing two typical endothermic peaks (51.7ºC and 61.1ºC)

(Figure 1-A), indicating that it was a β material (Konne). Figure 1-B showing only

one endothermic peak (51.8ºC) after reheating.

FIGURE 2- Thermogravimetric analyse determining the weight loss (organic

fraction) during the heat cycle (gutta-percha cone Konne).

DISCUSSION

The objective of root canal filling procedures should be the total three

dimensional filling of the root canal system, a space whose parameters vary

infinitely from root to root15,18. Obturation with gutta-percha and sealer during the

30 35 40 45 50 55 60 65 70-1,5

-1,2

-0,9

-0,6

-0,3

0,0

51,8 ºC

mW

/mg

Temperature (ºC)30 35 40 45 50 55 60 65 70

-1,5

-1,2

-0,9

-0,6

-0,3

0,0

51,8 ºC

mW

/mg

Temperature (ºC)

30 35 40 45 50 55 60 65 70-1,2

-0,9

-0,6

-0,3

0,0

0,3

0,6

61,1ºC

51,7ºC

mW

/mg

Temperature (ºC)

30 35 40 45 50 55 60 65 70-1,2

-0,9

-0,6

-0,3

0,0

0,3

0,6

61,1ºC

51,7ºC

mW

/mg

Temperature (ºC)

A B

75

80

85

90

79.71%

0 200 400 600 800

95

100

% w

eigh

t

Temperature 0C

75

80

85

90

79.71%

0 200 400 600 800

95

100

% w

eigh

t

Temperature 0C

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Capítulo 2

39

first appointment, after cleaning and shaping with anti-septic solution associated to

EDTA (remove smear layer)4 also deprives the remaining microorganisms of their

nutrition and leaves them no space to multiply to sufficient numbers to cause or

maintain disease14.

Chemically pure gutta-percha exists in two distinctly different crystalline

forms (alpha and beta) that can be converted from one to the other. The raw

materials for the α-form are derived directly from the tree. If it is cooled at a rate of

more than 0.5ºC/hour, the β-form results5. Most commercial gutta-percha,

however, is in the β-crystalline form. There are few physical property differences

between the two forms, merely a difference in the crystalline lattice related to the

different rates of cooling from the molten form. The α dental form of gutta-percha

has a melting point of 64ºC5. This form, widely used in making gutta-percha points,

is more flexible.

The dental gutta-percha underwent the expected beta to alpha and alpha

to amorphous transitions when subjected to thermal testing16.

In the present work, except for Dentsply 0.04 and Dentsply 0.06, all the

specimens (table 1) showed two typical endothermic peaks in the first cycle (Figure

1A), indicating that they are composed of β-form materials. These data agreed with

the results obtained from Combe et al.3 (2001). For these products, in the second

run, only Odous and Detsply FM presented two peaks. For some specimens, first

peaks occurred at a temperature higher than 53.1ºC, agreeing with Combe et al.3

(2001). Correlations between composition (percentage of gutta-percha – TGA) and

thermal behaviour were not found, agreeing with the finds of Marciano,

Michailesco10 (1989).

The behaviours of Dentsply 0.04 and Dentsply 0.06 were different, like

the cis polymer, showing that these specimens had either been manufactured

using synthetic gutta-percha or at the moment of the manufacturing, the

temperature used to make the cones was so high that the gutta-percha was

transformed into its amorphous phase or cis-1,4 polyisoprene8.

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Capítulo 2

40

Differential scanning calorimetry allowed estimates of the thermal range

for plastifying gutta-percha cones that was determined to be approximately

between 40ºC and 60ºC10. In endodontic therapy, dental gutta-percha is plastified

by a heat carrier or by thermomechanical compaction, which if used improperly

may cause partial decomposition if the heat generated exceeds 100ºC, according

to the Merck index1. Root canal filling techniques must use temperature control

(between 53ºC and 59ºC) permitting the β-phase gutta-percha to change into α-

phase, avoiding the gutta-percha amorphous-phase.

Our differential scanning calorimetry results indicated that gutta-percha

in β-phase begins the α-phase change when heat reaches the temperature range

of 48.6ºC – 55.7ºC and that the α-phase material changes to amorphous phase

when heated between 60ºC – 62ºC, agreeing with Schilder et al.16 (1974). A new

heating cycle after cooling for Konne, Tanari, Endopoint and Dentsply TP, showed

results that could indicate that either amorphous gutta-percha gets crystallized into

α-phase and does not return to β-phase, or the gutta-percha polymer has its

chemical structure changed in such a way that it becomes cis-1,4 polyisoprene8,

which is characterized by one endothermic peak when submitted to any thermal

cycling, like Dentsply 0.04 and Dentsply 0.06. Only Odous and Dentsply FM

demonstrated two endothermic peaks in a second heating cycle, indicating that the

amorphous-phase crystallizes into α-phase then crystallizes to β-phase. On the

other hand, a typical cycle up to 130ºC caused changes in the behaviour of the

material.

Reheating showed fewer endothermic peaks, in accordance with Combe

et al.3 (2001). This cycle could break the chain of covalently bonded atoms5,

changing the molecular structure of the gutta-percha polymer and its

characteristics when submitted to a heating cycle2. This bonding, along with the

natural physical entanglement of the long chains, produces unique and interesting

properties in the bulk specimen3,5,20.

The nature and amount of inorganic components in endodontic gutta-

percha strongly influence its thermal behaviour. These components do not,

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Capítulo 2

41

however, allow a good control of its mechanical properties. According to Marciano

et al.12 (1992), the existence of discrepancies among the thermomechanical

behaviours of fresh and thermally treated samples demonstrate the importance of

the thermodynamic properties of dental gutta-percha. As a consequence, the

thermal history of these points is important to their clinical properties. The results of

this study show that this parameter is important in clinical applications, during the

root canal system filling steps, when choosing the ideal temperature to make the

gutta-percha cone flow. During clinical treatment, gutta-percha should be plastified

under adequate and controlled conditions so as not to be permanently altered

and/or lose its chemical characteristics. The use of uncontrolled heat source can

overheat gutta-percha up close to 300OC causing its degradation16. Heat source

might be carefully used and condensator should be heated only for few seconds

before condensating and cutting the obturation material; if overheated periodontal

damages might occur13.

Other studies should be undertaken, seeking to correlate physical

properties, chemical composition and clinical behaviour to the different root canal

materials readily available to the clinician.

CONCLUSIONS The results of this study indicated that: the majority of the products

showed thermal behaviour typical of β-gutta-percha, with two endothermic peaks;

Dentsply 0.04 and Dentsply 0.06 showed the behaviour of cis-1,4 polyisoprene; a

typical heating cycle up to 130ºC caused changes in the material's behaviour

(fewer endothermic peaks after reheating); the transformation temperatures of

dental gutta-percha are 48.6ºC to 55.7ºC for the β- to α-phase transition, and

59.9ºC to 62.3ºC for α- to amorphous-phase transition, depending on the specific

compound; heating dental gutta-percha to 130ºC causes physical changes or

degradation.

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Capítulo 2

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Capítulo 3

45

3.3. CAPÍTULO 3 TÍTULO:

A preliminary analyzes of gutta-percha degradation after root-canal

obturation with thermoplasticized techniques.

PERIÓDICO ENVIADO International Endodontic Journal.

CONDIÇÃO ATUAL Artigo enviado para publicação em março de 2007 e aceito para

publicação em maio de 2007.

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Capítulo 3

46

A preliminary analyzes of gutta-percha degradation after root-canal obturation with

thermoplasticized techniques

C Maniglia-Ferreira1, J B A Silva Jr2, R C M de Paula2, J P A Feitosa2, F J Souza-

Filho3

1 Department of Endodontics, University of Fortaleza, UNIFOR, Brasil. 2 Department of Organic and Inorganic Chemistry, Federal University of Ceará,

UFC, Brasil. 3 Department of Endodontics, Dental Faculty of Piracicaba, State University of

Campinas, UNICAMP, Brasil.

Running title: Thermal degradation of gutta-percha

Keywords: Root canal therapy; Obturation techniques; trans- polyisoprene degradation.

Correspondence: Cláudio Maniglia-Ferreira. Rua Bento Albuquerque, 685, ap. 1102, Papicu,

Fortaleza – CE, CEP: 60190-080, Brazil, Tel: 55-85-262-5320, E-mail:

[email protected]

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Capítulo 3

47

Abstract Aim To evaluate ex vivo the degradation of root filling materials after use of six

thermoplastic obturation techniques.

Methodology Twenty seven human extracted mandibular premolars were selected

and divided randomly into nine groups (GI to GIX). After instrumentation, the

canals were obturated using Pulp canal sealer, according to the following

obturation technique and gutta-percha brands: GI and GII: Thermomechanical

compaction (TC) (3 sec); GIII and GIV: TC (10 sec); GV and GV: wave of

condensation (WC); GVII and GVIII: vertical condensation (VC); GIX: Microseal

cone (MC). The remaining groups were formed by those which gutta-percha

heating technique occurs before being inserted into the root canal, therefore

avoiding a group of teeth and material for analyzes (GX: Microseal microflow; GXI:

Obtura; GXII: Obtura flow; GXIII: Thermafil). The filling material was removed from

the root canal using files and no solvent. Trans 1,4- polyisoprene was isolated

through solubilization of root filling remnants in chloroform followed by filtration and

centrifugation. Gel permeation chromatography (GPC) and infrared spectroscopy

(FT-IR) were utilized to study the occurrence and degree of degradation. The GPC

and FT-IR data were collected for each sample and analysed statistically using the

Kruskal-Wallis test.

Results The results were statistically analyzed (SPSS 10.0). A decrease in

polymer molar mass, a production of carboxyl and hydroxyl groups in the polymer

were observed after use of TC (10 sec) and VC obturation techniques, p=0.0001

and p=0.0005, respectively, for both gutta-percha brands. Other techniques caused

no polymer degradation (p>0.05). Polymer weight loss was noted. Conclusion Polyisoprene degrades with the temperature. The process is

oxidative. Reduction on sealing property is caused by polymer weight loss. VC and

TC (10 sec) were the filling techniques that showed greater degradative process.

Keywords: Degradation; Temperature, Gutta-percha; polyisoprene; Endodontics.

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Capítulo 3

48

Introduction The major objective of root canal treatment is to prevent or cure apical

periodontitis by cleaning, shaping and filing the root canal space. The root canal

system has a complex anatomy, characterized by the occurrence of curvatures,

accessory and lateral canals, deltas and isthmuses (Schilder 1967). Root canal

filling procedures should fill the main root canal and accessory canals (Weine

1984, Goldberg et al. 2001).

Gutta-percha and root sealer are currently the obturation materials of

choice, but they can be used in a variety of ways to fill root canals (Nguyen 1994).

Cold lateral condensation relies on sealer to fill accessory anatomy because the

core filling material will not move out on the main canal (Gurgel-Filho et al. 2006).

Studies have shown that thermoplasticized gutta-percha is more capable to

replicate the intricacies of root canal system (Gutman et al. 1993) and has the

potential to produce a complete filling of root canal space including lateral canals

(Schilder 1967, Goldberg et al. 2001, Gurgel-Filho et al. 2006). Cold lateral

condensation cannot move gutta-percha into canal irregularities (Reader et al.

1993).

A number of warm gutta-percha methods are available for filling root

canals. These include warm lateral condensation, warm vertical condensation,

coated carrier system, injections systems and thermomechanical compaction

(Gilhooly et al. 2001). Unfortunately, the improved flow characteristics of warm

gutta-percha can result in reduced apical control. Extrusion of material beyond the

apical limits of the root canal space is a common finding with these techniques

(Gulabivala et al. 1998). Although the commonly used materials are generally well

tolerated by periradicular tissue, overextension of a root filling prejudices a

successful outcome (Hauman & Love 2003).

Polyisoprene (trans-1,4) is one of the components of dental gutta-

percha, and represents 14.5 to 21.8% of its weight (Friedman et al. 1977, Gurgel-

Filho et al. 2003, Maniglia-Ferreira et al. 2005). Unfortunately, degradation of

polyisoprene can occur as a result of several factors such as aging, increase in

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Capítulo 3

49

temperature, exposure to light, as well as to chemical and biological environmental

changes (Sawada 1987, Somers et al. 2000, Bode et al. 2001, Enoki et al. 2003,

Sato et al. 2003, Maniglia-Ferreira et al. 2006).

The aging of dental gutta-percha has been studied in order to verify the

effect of time on its mechanical properties (Oliet & Sorin 1977), and the synergic

action of age and moisture on the material (Arvanitoyannis et al. 1993).

Arvanitoyannis et al. (1993) studied commercial brands of gutta-percha stored in

different laboratory environment conditions (time, temperature, humidity) to prevent

degradation before root canal filling. Recently, chemical aspects of in vivo aging of

gutta-percha cones have been reported (Silva Jr et al. 2006, Maniglia-Ferreira et

al. in press). However, the consequence of this degradation of gutta-percha during

the heating process by themoplasticized root canal filling techniques was not

discussed.

The purpose of this ex vivo study was to study the degradation of dental

gutta-percha (trans-1,4- polyisoprene) according to the increase in temperature

after use of different thermoplastic obturation techniques.

MATERIALS AND METHODS Sampling procedures

The Ethical Committee in Research of the Dental School of Fortaleza

(University of Fortaleza) approved a protocol describing the sample collection for

this investigation.

This study includes root filling techniques based on thermomechanical

compaction, warm vertical condensation, coated carrier system and injections

systems. Twenty seven human extracted mandibular premolars were selected and

divided randomly into nine groups (GI to GIX). After cleaning and shaping

procedures, the root canals were filled according different gutta-percha brands

(table 1) and techniques (table 2). Pulp canal sealer was used as endodontic

sealer. The remaining groups were formed by those which gutta-percha heating

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Capítulo 3

50

technique occurs before being inserted into the root canal, therefore avoiding a

group of teeth and material for analyzes (GX to GXIII).

Table 1 - Dental gutta-percha brands selected for study

Product Manufacturer Expire data

Konne (M) Konne Ind. e Com. De Mat. Odontol. Belo Horizonte, MG, Brazil Jan/2008

Dentsply TP (M) Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, R.J. Brazil Nov/2008

Microseal (cone) Analytic Endodontics, Glendora, CA, USA Aug/2007

Microseal (microflow) Analytic Endodontics, Glendora, CA, USA Sept/2007

Obtura Obtura Corporation, Penton, Missouri, USA Jul/2007

Obtura flow Obtura Corporation, Penton, Missouri, USA Sep/2007

Thermafil Dentsply Mailleffer, Tulsa, OK, USA Oct/2007

Table 2 - Groups, techniques and dental gutta-percha brands selected for study.

Groups Techniques GP brands

I Termomechanical compaction (TC) (3 sec / 6000rpm) Konne

II Termomechanical compaction (TC) (3 sec / 6000rpm) Dentsply TP

III Termomechanical compaction (TC) (10 sec / 6000rpm) Konne

IV Termomechanical compaction (TC) (10 sec / 6000rpm) Dentsply TP

V Wave of condensation (WC) (System B, 180oC) Konne

VI Wave of condensation (WC) (System B, 180oC) Dentsply TP

VII Vertical condensation (VC) Konne

VIII Vertical condensation (VC) Dentsply TP

IX Microseal cone Microseal

X Microseal microflow Microseal

XI Obtura Obtura

XII Obtura flow Obtura flow

XIII Thermafil Thermafil

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Capítulo 3

51

Gutta-percha (5mm apical) was removed from root canal using

Hedströem files (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Switzerland) without solvent. The

samples were then submitted to dissolution in chloroform (Synth, Diadema, São

Paulo, Brazil) over night by stirring at room temperature (28 °C). After this, the

mixture was passed through a cotton filter to remove inorganic or insoluble

materials. The solution was centrifuged (Andreas Hettich GmbH & Co., KG,

Tuttlingen, Germany) at 6000 rpm for 10 min to separate the small solid particles

that remained after filtration and to obtain clear solutions.

Gel permeation chromatography (GPC) and infrared spectroscopy (FT-

IR) were used to analyse the materials. Raw gutta-percha (Tanariman Industrial

Ltda, Manaus, AM, Brazil) used for the production of gutta-percha cones was

purified by dissolution in chloroform and precipitation with methanol (Synth,

Diadema, SP, Brazil). This gutta-percha was included as a control in relation to the

degradation because it was a non-manipulated polymer, recently obtained and had

not undergone degradation. Therefore we had triplicate samples that had similar

results, indicating coherence in our results.

Gel permeation chromatography (GPC)

The chromatographic study was performed using a liquid

chromatography HPLC system with a refractive index detector, RID-6A (LC-10AD,

Shimadzu, Tokyo, Japan). A series connected system including a pre-column and

two Phenomenex columns (Linear/Mixed 5 and 5U) was used, and toluene (Synth,

Diadema, São Paulo, Brazil) was employed as the eluent at a flow-rate of 1 mL/min

at 25°C. All sample solutions were filtrated in PTFE membranes (Sigma-Aldrich

Co., St. Louis, Missouri, USA). The instrument was calibrated with polystyrene

standards (Shodex-Showa, Orlando, Florida, USA), with molar mass, Mw, ranging

from 1.13 x 103 to 2.15 x 106 g/mol.

GPC is a method used for the determination of the molecular weight of

polymers. It employs a liquid chromatography that separates molecules according

to molecular weight (Elias 1997).

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Capítulo 3

52

FT-IR spectroscopy analysis

FT-IR spectra of gutta-percha film were registered in a 8300

spectrometer model (Shimadzu, Tokyo, Japan) in the range of 4000 to 400 cm-1.

The films were prepared by successive casting and solvent evaporation from

polymer solutions in CHCl3 on KBr window. Unaged trans 1,4- polyisoprene from

purified raw gutta-percha was heated into films at 140 °C in air at different periods

and thermal oxidations. The samples were then studied by FT-IR spectroscopy.

Chemical groups were identified by FT-IR spectroscopy, which is an

analysis based on the vibrational and rotational motions of a molecular bond (Pavia

et al. 1996).

Statistical analysis

The data collected for each sample were entered into a spreadsheet

and analyzed statistically using SPSS for Windows (SPSS Inc., Chicago, Ill, USA).

The Kruskal-Wallis test was used to test the null hypothesis that there is no

relationship between degradation of trans 1,4- polyisoprene and heating promoted

by thermoplastic obturation techniques.

Results Data obtained from FT-IR spectrum (Figure 1) and GPC (peak molar

mass and elution volume) for the root filling samples are shown in Table 2. The

GPC curve of the unheated gutta-percha was unimodal with a maximum peak at

13.89 mL, corresponding to a molar mass peak (Mpk) of 4.5 x 105 g/mol, in

agreement with the values reported, ranging from 1 x 105 to 2.5 x 106 g/mol

(Tanaka 1989).

A maximum peak shift to higher elution volume for root canals filled at

different techniques was noted. The consequent decrease in molar mass indicated

that polymer degradation by the backbone cleavage of polyisoprene (Table 2). The

results were statistically analyzed (SPSS for windows) and decrease in polymer

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Capítulo 3

53

molar mass and production of carboxyl and hydroxyl groups in the polymer were

observed after use of TC (10 sec) and VC obturation techniques, p=0.0001 and

p=0.0005, respectively, for both gutta-percha brands.

Table 3 - Means of FT-IR (Mpk) and GPC (elution volume) results obtained from

polyisoprene extracted from filling materials.

Mpk (g/mol) Groups Techniques

Before after Elution volume (mL)

I TC (3 seconds) 6.2 X 105 6.1 X 105 13.67

II TC (3 seconds) 5.5 X 105 4.5 X 105 13.89

III TC (10 seconds) 6.2 X 105 1.7 X 104 19.34

IV TC (10 seconds) 5.5 X 105 1.3 X 104 19.79

V WC 6.2 X 105 5.3 X 105 13.66

VI WC 5.5 X 105 2.9 X 105 13.83

VII VC 6.2 X 105 3.5 X 104 20.33

VIIII VC 5.5 X 105 3.9 X 104 20.09

IX MC 1.7 X 105 1.5 X 105 13.56

X Microflow 1.3 X 105 1.1 X 105 13.67

XI Obtura 4.8 X 105 4.3 X 105 13.56

XII Obtura flow 2.2 X 105 2.0 X 105 13.45

XIII Thermafil 1.9 X 105 1.5 X 105 13.61 *TC: thermocompaction; WC: wave of condensation; VC: vertical compression; MC: Microseal cone

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Capítulo 3

54

Discussion The degradation of trans 1,4- polyisoprene occurs due to temperature,

exposure to light, as well as to chemical (oxygen, ozone, metal) (Somers et al.

2000, Rodrigues et al. 2004) and biological environmental shifts (microorganisms,

enzyme) (Bode et al. 2001, Enoki et al. 2001, Sato et al. 2003, Silva Jr et al. 2006).

Careful must be taken when applying heating techniques on gutta-

percha cones during obturation procedures. Thermocompaction (10 seconds) and

vertical compression with uncontrolled heat source promote excessive intracanal

heating causing degradation of gutta-percha polymer.

This degradation can be seen through the FT-IR analysis (figure 1), that

shows formation of degradated products including volatile ones. According to it, the

GPC analysis showed break of carbon chain of the gutta-percha polymer, with

Figure 1- FT-IR spectra of no heated

dental gutta-percha and polymer

(trans-polyisoprene) extracted from

root canal after after use of

different thermoplastic obturation

techniques.

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Capítulo 3

55

formation of short and low molecular weight chains. This was concluded based on

the comparison with polyisoprene 1,4 trans polymer molecular weight that has

carbon chains whose molecular weight varies from 1 x 105 to 2.5 x 106 g/mol

(Tanaka 1989), clearly observed in all brands before usage.

After the use of such techniques, thermocompaction (10 seconds) and

vertical compression, it was observed that the two brands mentioned previously

caused formation of carbon chains with molecular weight inferior to those before

usage. Consequently polymer degradation occurred, forming new compounds with

inferior molecular weight such as peroxides and volatile products. A result of this is

loss of stability of the material and molar mass reduction that will jeopardize the

sealing capability of pulpar cavity permitting root canal reinfection, as observed by

Silva-Jr et al. (2006).

The degradation reaction includes chemical changes that can be

analysed by FT-IR. Three important regions, using the FT-IR spectra, (Figure 1)

could be considered after aging: (a) 3400-3420 cm-1 attributed to OH stretching; (b)

1715-1737 cm-1, due to C=O stretching; and (c) 797-881 cm-1, attributed to =C-H

bending from trans 1,4- isomer. All aged cones demonstrated the presence of OH

and C=O groups. They correspond to degradation products such as alcohols,

carboxylic acid, hydroperoxide, aldehyde, ketone, ether or ester, of which some are

present in the oxidation of polyisoprenes (Alam et al. 2000). The presence of

groups containing oxygen indicates that the degradation process includes

oxidation, as reported by Silva Jr et al. (2006).

Another important effect of volatile product formation during degradation

is the polymer weight loss. Determination of residual weight of the cis-1,4-

polyisoprene sample degraded by bacteria, for example, showed weight losses up

to 18% for 10 weeks of incubation at 30°C (Enoki et al. 2003).More weight loss

(80%) was also verified in the oxidation of vulcanized rubbers in lipid peroxidation

(Sato et al. 2003). The weight loss in gutta-percha polymer could make the cone

material more porous and could reduce its root canal sealing property.

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Capítulo 3

56

Unheated gutta-percha is more crystalline than those overheated,

showing amorphous polymer profile. The formation of peroxide products,

crosslinking and cleavage of main chain, are factors that might be responsible for

reducing crystallinity (Richardson & Sacher 1953).

In thermal oxidation of trans-1,4-polyisoprene films at 140°C an increase

in C=O stretching (1720 cm-1) (figure 1 a) and OH stretching (3448 cm-1) (figure 1

b)absorbance was observed, as well as a decrease in =C-H bending (835 cm–1)

(figure 1 c). There is also an increase in the region around 1100 cm–1. The same

spectral changes are observed in vivo aging of gutta-percha cone, according Silva

Jr et al. (2006). Some differences between the in vivo aging of cone and thermal

oxidation of gutta-percha polymer could also be noted. First of all, OH and C=O

bands are much more relatively intense in polymer heated. This is the end of

thermal oxidation, because all C=C have been consumed. Second of all, the region

around 1300-1800 cm-1 in in vivo aging material is much more complex. Finally, the

bands intensity for heated material has a clear tendency (increase in OH and C=O

and decrease in =C-H) with time of heating, not shown for in vivo aging. As

expected, the in vivo degradation is much slower and a more complex process.

The results of this study show that this parameter is important in clinical

applications, during the root canal system filling steps, when choosing the ideal

temperature to make the gutta-percha cone flow. During clinical treatment, gutta-

percha should be plastified under adequate and controlled conditions so as not to

be permanently altered and/or lose its chemical characteristics. The use of

uncontrolled heat source can overheat gutta-percha up close to 300OC causing its

degradation (Bode et al. 2001). Heat source might be carefully used and

condensator should be heated only for few seconds before condensating and

cutting the obturation material; if overheated periodontal damages might occur (Mc

Cullagh et al. 2000).

Other studies have been undertaken, seeking to correlate physical

properties, chemical composition and clinical behaviour to the different root canal

materials readily available to the clinician.

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Capítulo 3

57

CONCLUSION

Trans-1,4-polyisoprene from gutta-percha cone degrades with high

temperature. The degree of degradation seems to depend on increase of

temperature. The technique of root canal filling can be an important factor on the

root canal treatment durability, principally because of possible precocious

degradation of gutta-percha by excessive heat, reduction on sealing property

caused by polymer weight loss.

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Capítulo 4

61

3.4. CAPÍTULO 4 TÍTULO: Degradation of trans-polyisoprene overtime following the analysis of root fillings

removed during conventional retreatment.

PERIÓDICO ENVIADO International Endodontic Journal.

CONDIÇÃO ATUAL Artigo enviado para publicação em maio de 2007, publicado publicado

no volume 40, número 1, paginas 25-30, ano 2007.

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Capítulo 4

62

Degradation of trans-polyisoprene overtime following the analysis of root fillings

removed during conventional retreatment

C Maniglia-Ferreira1, J B A Silva Jr2, R C M de Paula2, J P A Feitosa2, A A Zaia3, C

C R Ferraz3, B P F A Gomes3, F J Souza-Filho3

1 Department of Endodontics, University of Fortaleza, UNIFOR, Brazil. 2 Department of Organic and Inorganic Chemistry, Federal University of Ceará,

UFC, Brazil. 3 Department of Endodontics, Dental Faculty of Piracicaba, State University of

Campinas, UNICAMP, Brazil.

Running title: Degradation of trans- polyisoprene

Keywords: Root canal therapy; Treatment outcome; trans- polyisoprene; In vivo

degradation.

Correspondence: Cláudio Maniglia-Ferreira. Rua Bento Albuquerque, 685, ap. 1102, Papicu,

Fortaleza – CE, CEP: 60190-080, Brazil, Tel: 55-85-262-5320, E-mail:

[email protected]

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Capítulo 4

63

Abstract Aim To evaluate in vivo degradation of root filling materials over time.

Methodology Thirty-six root filled teeth with or without periapical lesions were

selected. Teeth with poor coronal restoration were not included. The teeth had

been root filled 3 to 30 years previous and were scheduled for conventional

retreatment. The association of root canal treatment, age, periapical lesion and

root filling degradation was investigated. The filling material was removed from the

root canal using files and no solvent. Trans 1,4- polyisoprene was isolated through

solubilization of root filling remnants in chloroform followed by filtration and

centrifugation. Gel permeation chromatography (GPC) and infrared spectroscopy

(FT-IR) were utilized to study the occurrence and degree of degradation. The GPC

and FT-IR data were collected for each sample and analysed statistically using the

Kruskal-Wallis test.

Results Degradation of trans 1,4- polyisoprene was a slow process. The process

identified as an oxidation reaction through the production of carboxyl and hydroxyl

groups. Compared to the control group, significant molar mass decrease was

noted after 15 years (p=0.0146) in teeth with no periapical lesions. However, in

teeth associated with periapical lesions the number of years for significant

degradation was reduced to 5 (p=0.0009).

Conclusion Polyisoprene degrades inside root canals as an oxidative process.

The presence of periapical lesions was associated with a more rapid onset of

degradation.

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Capítulo 4

64

Introduction Re-infection of the root canal system is one of the factors that influences

the outcome of root canal treatment (Ray & Trope 1995, Zaia et al. 2002). Bacteria,

or their products, are considered to be the primary aetiological agents of

periradicular pathosis (Kakehashi et al. 1965, Takahashi 1998). Therefore, their

elimination is one of the most important steps in root canal treatment (Pinheiro et

al. 2003). When the root canal is only partially cleaned, shaped and filled the

association with disease increases (Sjögren et al. 1997). Persisting bacteria in root

canals have survived biomechanical procedures, and are often located in non-

instrumented areas (Fukushima et al. 1990). The root filling aims at entombing

bacteria and also prevents re-infection from a coronal direction (Pinheiro et al.

2003).

The purpose of the filling phase of root canal treatment is to leave the

tooth in the most biologically inert condition possible (Carrotte 2004) by preventing

microorganisms from re-entering the root canal system, and isolating any

microorganisms that may remain within the tooth from nutrients in tissue fluids

(Vivacqua-Gomes et al. 2005). It is generally believed that the amount of sealer

should be minimized in favour of gutta-percha. This supposition is based on reports

that sealers dissolve over time and shrink during setting, leaving voids

(Georgopoulou et al. 1995). In fact, dissolution of zinc eugenol-oxide endodontic

sealers was shown to start within 3 hours of exposure to the apical region and to

continue for at least 6 months (Kazemi et al. 1993).

Retreatment of an existing root filling is indicated for prosthetic reasons

or because of post-treatment disease (Sjögren et al. 1997, Pinheiro et al. 2003).

Gutta-percha is the most widely used material for root fillings and has

been used for more than 100 years (Tagger & Gold 1988, Vajrabhaya et al. 2004).

Polyisoprene (trans-1,4) is one of the components of gutta-percha cones, and

represents 14.5 to 21.8% of its weight (Friedman et al. 1977, Gurgel-Filho et al.

2003). The other constituents are: wax, resins (1.0 to 10.4 %) (Friedman et al.

1977), ZnO (36.6 to 84.3 %) and BaSO4 (0 to 31.2%) (Marciano & Michailesco

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Capítulo 4

65

1989, Gurgel-Filho et al. 2003, Maniglia-Ferreira et al. 2005). Unfortunately,

degradation of polyisoprene can occur as a result of several factors such as

increase in temperature, exposure to light, as well as to chemical and biological

environmental changes (Sawada 1987, Somers et al. 2000, Bode et al. 2001,

Enoki et al. 2001, Sato et al. 2003).

The aging of dental gutta-percha has been studied in order to verify the

effect of time on its mechanical properties (Oliet & Sorin 1977), and the synergic

action of age and moisture on the material (Arvanitoyannis et al. 1993).

Arvanitoyannis et al. (1993) studied commercial brands of gutta-percha stored in

different laboratory environment conditions (time, temperature, humidity) to prevent

degradation before root canal filling. Recently, chemical aspects of in vivo aging of

gutta-percha cones have been reported (Silva Jr et al. 2006). However, the

consequence of this degradation of gutta-percha on the long-term outcome of root

canal treatment was not discussed.

The purpose of this work was to determine the degradation of a root

filling material (trans polyisoprene), removed from root canals that had been placed

for periods of between 3-30 years.

Materials and Methods Samples

Thirty-six patients with teeth with or without periapical lesions and that

required non-surgical root canal retreatment for prosthetic reasons were selected

from those attending the Fortaleza Dental School (University of Fortaleza), CE,

Brazil. A detailed medical and dental history was obtained from each patient. The

Ethical Committee in Research of the Dental School of Fortaleza (University of

Fortaleza) approved a protocol describing the sample collection for this

investigation. Teeth with poor coronal restorations (any permanent restoration with

radiographic signs of overhangs, recurrent decay or open margins) were excluded

(Tronstad et al. 2000). The filling material within 36 roots, treated 3-30 years

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Capítulo 4

66

previous, were removed and analysed. The patients provided information on the

date when the root canal fillings were performed.

Sampling procedures After access cavity preparation, the teeth were individually isolated from

the oral cavity with a rubber dam and disinfected with a 2% chlorhexidine solution.

The removal of filling materials from the root canals was completed using

Hedströem files (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Switzerland) without solvent. The

samples were than submitted to dissolution in chloroform (Synth, Diadema, São

Paulo, Brazil) over night by stirring at room temperature (28 °C). After this, the

mixture was passed through a cotton filter to remove inorganic or insoluble

materials. The solution was centrifuged (Andreas Hettich GmbH & Co., KG,

Tuttlingen, Germany) at 6000 rpm for 10 min to separate the small solid particles

that remained after filtration and to obtain clear solutions. Gel permeation

chromatography (GPC) and infrared spectroscopy (FT-IR) were then used to

analyse the materials. Raw gutta-percha (Tanariman Industrial Ltda, Manaus,

Amazon, Brazil) used for the production of gutta-percha cones was purified by

dissolution in chloroform and precipitation with methanol (Synth, Diadema, São

Paulo, Brazil). This gutta-percha was included as a control in relation to the

degradation because it was a non-manipulated polymer, recently obtained and had

not undergone degradation.

Three different cases from each chosen year were collected (12

different periods) for the analyses of the filing material, resulting in 36 samples. It

was also considered their periapical conditions. The final values for GPC and FT-

IR were taken as the averages of the results obtained for all the specimens of

every age and periapical condition. Therefore we had triplicate samples that had

similar results, indicating coherence in our results.

Gel permeation chromatography (GPC)

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Capítulo 4

67

The chromatographic study was performed using a liquid

chromatography HPLC system with a refractive index detector, RID-6A (LC-10AD,

Shimadzu, Tokyo, Japan). A series connected system including a pre-column and

two Phenomenex columns (Linear/Mixed 5 and 5U) was used, and toluene (Synth,

Diadema, São Paulo, Brazil) was employed as the eluent at a flow-rate of 1 mL/min

at 25°C. All sample solutions were filtrated in PTFE membranes (Sigma-Aldrich

Co., St. Louis, Missouri, USA). The instrument was calibrated with polystyrene

standards (Shodex-Showa, Orlando, Florida, USA), with molar mass, Mw, ranging

from 1.13 x 103 to 2.15 x 106 g/mol.

GPC is a method used for the determination of the molecular weight of

polymers. It employs a liquid chromatography that separates molecules according

to molecular weight (Elias 1997).

FT-IR spectroscopy analysis

FT-IR spectra of gutta-percha film were registered in a 8300

spectrometer model (Shimadzu, Tokyo, Japan) in the range of 4000 to 400 cm-1.

The films were prepared by successive casting and solvent evaporation from

polymer solutions in CHCl3 on KBr window. Unaged trans 1,4- polyisoprene from

purified raw gutta-percha was heated into films at 140 °C in air at different periods

and thermal oxidations. The samples were then studied by FT-IR spectroscopy.

Chemical groups were identified by FT-IR spectroscopy, which is an

analysis based on the vibrational and rotational motions of a molecular bond (Pavia

et al. 1996).

Statistical analysis The data collected for each sample were entered into a spreadsheet

and analysed statistically using SPSS for Windows (SPSS Inc., Chicago, Ill, USA).

The Kruskal-Wallis test was used to test the null hypothesis that there is no

relationship between the root filling material, aging and degradation of trans 1,4-

polyisoprene.

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Capítulo 4

68

Results Data obtained from FT-IR spectrum (Figure 1) and GPC (peak molar

mass and elution volume) for the root filling samples are shown in Table 1. The

GPC curve of the unaged gutta-percha was unimodal with a maximum peak at

14.5 mL, corresponding to a molar mass peak (Mpk) of 5.7 x 105 g/mol, in

agreement with the values reported, ranging from 1 x 105 to 2.5 x 106 g/mol25. A

maximum peak shift to higher elution volume for root canals filled at different ages

was noted. The consequent decrease in molar mass indicated polymer

degradation by the backbone cleavage of polyisoprene (Table 1).

Table 1 FT-IR and GPC results obtained from polyisoprene extracted from filling

materials.

GPC estimated aging degree from FT-IR Aging time

(years) Elution volume

(mL)

a Mpk x 10-5

(g/mol)

OH formation C=O formation Average value

Control 14.5 5.7 1 5 3.0

5 14.6 5.2 7 13 10.0

10 14.8 4.5 18 15 16.5

15 16.1 3.8 30 25 27.5

20 17.0 3.6 33 28 30.5

30 18.7 1.7 50 33 41.5

5* 17.8 2.6 36 31 33.5

10* 21.7 0.46 79 62 70.5 a Mpk is peak molar mass of polyisoprene

* Presence of periapical lesion (root canal infection)

After 15 years the root filling materials demonstrated a decrease of C=C

bonds, and an increase of OH and C=O formation, confirming degradation of

polyisoprene and formation of volatile products, suggesting that the polymer lost

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Capítulo 4

69

weight during degradation. Degradation of trans 1,4- polyisoprene was a slow

process. The process identified as an oxidation reaction through the production of

carboxyl and hydroxyl groups. Compared to the control group, significant molar

mass decrease was noted after 15 years (p=0.0146) in teeth with no periapical

lesions. However, in teeth associated with periapical lesions the number of years

for significant degradation was reduced to 5 (p=0.0009).

Discussion The degradation of trans 1,4- polyisoprene occurs due to temperature,

exposure to light, as well as to chemical (oxygen, ozone, metal) (Somer et al.

Figure 1- FT-IR spectra of non-aged

trans-polyisoprene and polymer

extracted from gutta-percha cone

aged in vivo for different periods

(0, 5, 10, 15, 20 and 30 years

without periapical lesion and 5

and 10 years with periapical

lesion).

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Capítulo 4

70

2000, Rodrigues et al. 2004) and biological environmental shifts (microorganisms,

enzyme) (Bode et al. 2001, Enoki et al. 2001, Sato et al. 2003).

The degree of degradation increased with time of aging (Table 1).

Comparison between degradation intensity for filling material aged for 5 and 10

years in teeth without apical pathosis and those with apical pathosis revealed that

aging depended on other factors besides time. No induction period was observed,

indicating that the degradation process begins immediately after gutta-percha

cones are placed inside the root canal, or in fact, after they are produced.

However, degradation is a slow process.

The degradation reaction includes chemical changes that can be

analysed by FT-IR. Three important regions, using the FT-IR spectra, (Figure 1)

could be considered after aging: (a) 3400-3420 cm-1 attributed to OH stretching; (b)

1715-1737 cm-1, due to C=O stretching; and (c) 797-881 cm-1, attributed to =C-H

bending from trans 1,4- isomer. All aged cones demonstrated the presence of OH

and C=O groups. They correspond to degradation products such as alcohols,

carboxylic acid, hydroperoxide, aldehyde, ketone, ether or ester, of which some are

present in the oxidation of polyisoprenes (Alam et al. 2000). The presence of

groups containing oxygen indicates that the aging process includes oxidation, as

reported by Silva Jr et al. (2006).

According to Silva Jr et al. (2006), two main changes were verified

during in vivo aging: a) the decrease in polymer molar mass, as an indication of

polymer backbone cleavage; and b) the production of carboxyl (C=O) and hydroxyl

(OH) groups from the residual polymer. This indicates that the aging process

involves a reaction with oxygen, which explains the low constant rate, probably

caused by the low oxygen content available inside the root canal. An abnormally

high degree of aging was observed in teeth with apical pathosis (Figure 1- 5 and

10 years), which may be related to the presence of microorganisms and a possible

raise in polymer degradation, as proposed by Silva Jr. et al. (2006).

The results showed that 15 years after root canal treatment, the

composition of gutta-percha can be modified substantially with a resultant loss in

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Capítulo 4

71

the mass of the root canal filling material, that may result in empty spaces inside

the root canal system that could permit bacterial re-colonization. Thus, the

degradation process may be associated with post-treatment disease and the

outcome of root canal treatment (Sjögren et al. 1997, Pinheiro et al. 2003, Valois et

al. 2005).

As expected, a decrease of the molar mass was associated with the

increase of age. This fact can be attributed to depolymerization (Somers et al.

2000). Cones in teeth for 10 years with apical pathosis, revealed the greatest

degree of aging (71%), in agreement with results shown on Figure 1 (10 periapical

lesion) and with results found by Silva Jr. et al. (2006).

Taking into account that the in vivo aging process is an oxidation

reaction and could be associated with microbial degradation, some variables can

be important, such as the presence of voids in root canal fillings, apical foramen

dimension or obliteration, amount and kind of bacteria from infection, amount of

oxygen available and coronal and apical leakage. The degradation mechanism is

complex and seems to be influenced by these many variables.

Many microorganisms have been reported to degrade polyisoprene

rubbers. The most common belong to actinomyces species such as Streptomyces,

Amycolatopsis, and Nocardia sp (Sato et al. 2003). Actinomyces is one of the

bacteria found in root canal infection (Adib et al. 2004) that could promote trans

1,4- polyisoprene degradation. The biochemical and molecular basis of

polyisoprene degradation is poorly understood (Bode et al. 2001). It is assumed

that biodegradation of the polymer backbone occurred via oxidative cleavage of

double bonds (Bode et al. 2001, Enoki et al. 2001, Sato et al. 2003), as was

verified in the in vivo aging of gutta-percha cones.

Another important effect of volatile product formation during degradation

is the weight loss of the polymer. Determination of residual weight of the cis 1,4-

polyisoprene sample degraded by bacteria, for example, showed weight losses of

up to 18% after 10 weeks of incubation at 30°C (Bode et al. 2001). A greater

weight loss (80%) was also verified in the oxidation of vulcanized rubbers in lipid

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Capítulo 4

72

peroxidation initiated by Fenton reaction (reaction between Fe(II) and H2O2) at

30°C (Sato et al. 2003). The weight loss of the gutta-percha polymer could make

the material more porous and reduce its root canal sealing property.

Gutta-percha aging could be an important factor for root canal filling

longevity, principally because of possible migration of cytotoxic degradation

products to periodontal tissue and reduction of the sealing property caused by

polymer weight loss (Silva Jr. et al. 2006).

Conclusion Polyisoprene degrades inside the root canal. The degradation begins

soon after the root treatment, but occurs slowly up to 15 years. The process is

oxidative and its intensity seems to depend on factors besides time of aging. An

increase in degradation was noted in teeth with apical pathosis.

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Conclusão

77

4. CONCLUSÃO

Nas condições em que estes estudos foram realizados, pode-se concluir

que:

1- Foram encontrados cones sem o agente radiopacificador sulfato de bário. Os

componentes guta-percha e óxido de zinco variaram de 15,2% a 21,6% e 69,8% e

81,9%, respectivamente. Foram encontradas concentrações muito elevadas,

consideradas anormais, de ceras/resinas para a marca Dentsply (FM), e de guta-

percha para a marca Dentsply (TP).

2- A maioria dos produtos analisados demonstrou comportamento típico de guta-

percha em fase β, apresentando dois picos endotérmicos. Os cones 0.04 e 0.06,

da marca Dentsply demonstraram apenas um pico endotérmico, o que é

característica de comportamento térmico de polímero tipo cis-1,4 poliisopreno. O

aquecimento acima de 130ºC causou alterações irreversíveis no comportamento

térmico das amostras testadas. As temperaturas de transição de fase variaram

entre 48,6ºC e 55,7ºC, da fase β para a fase α, e entre as fases α e amorfa, a

temperatura oscilou entre 59,9ºC e 62,3ºC. Não foram observadas diferenças de

composição química que causassem alterações de comportamento térmico.

3- Aquecimento acima de 1300C causa degradação do polímero guta-percha

(trans 1,4-poliisopreno), gerando a formação de produtos voláteis e perda de

massa molar, o que compromete as propriedades de estabilidade dimensional do

material obturador. As técnicas da termocompactação (10 segundos) e da

compressão vertical, sem uso de fonte de calor controlada, apresentaram

degradação do polímero quando comparadas às demais técnicas de obturação de

canais radiculares que utilizam fontes seguras de aquecimento da guta-percha. A

técnica de obturação é um importante fator na determinação da qualidade e

durabilidade da obturação, prevenindo a degradação precoce do material

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Conclusão

78

obturador em função de super aquecimento durante o procedimento de obturação

dos canais radiculares.

4- A guta-percha (trans 1,4-poliisopreno) degrada no interior do canal radicular. A

degradação inicia-se logo após a sua inserção no interior do canal radicular,

porém o processo é lento, sendo mais notado após 15 anos. O processo é

oxidativo e sua intensidade mostrou-se ser influenciada diretamente por fatores

além do envelhecimento natural do polímero, como a presença de infecção. A

degradação ocorreu de forma precoce em dentes associados à lesões periapicais,

ou seja, que estavam associados à infecção endodôntica ativa.

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Apêndice 1 – Material e Métodos - Composição Química

87

APÊNDICE 1

METODOLOGIA DA SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES QUÍMICOS Separação de componentes e determinação da composição química

Esta metodologia foi utilizada para a execução do artigo (capítulo) 1,

abaixo intitulado, que compõe este trabalho.

Capítulo 1: Brazilian gutta-percha points. Part I: chemical composition and X-ray

diffraction analysis

Material utilizado e procedimentos laboratoriais

Foram utilizados oito cones de guta-percha calibre médio (M), de cinco

diferentes marcas, disponíveis no mercado nacional utilizados para obturação de

canais radiculares. Os dados como marcas, datas de validade e números de lote

encontram-se disponíveis na tabela 2. Todo o material foi analisado antes das

datas de validade expirarem.

Tabela 2 - Marcas, origem, número de lote e validade dos cones de guta-percha

utilizados no estudo.

Guta-percha Origem Lote Validade

Konne Konne Ind. E Com. de Mat. Odontol., Belo Horizonte, MG, Brazil 01-05 Jan/2008

Tanari Tanariman Ind. Ltda, Macapuru, AM, Brazil 001003G Oct/2007

Endopoint Endopoints Indústria e Comércio Ltda, Paraíba do Sul, RJ, Brazil 005 Jan/2007

Odous Odous Industrial e Comercial Ltda, Belo Horizonte, MG, Brazil 09 May/2006

Dentsply 0.04 Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 10701 Nov/2006

Dentsply 0.06 Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 11106 Nov/2006

Dentsply TP Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 8799 Nov/2006

Dentsply FM Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 38679 Abr/2007

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Apêndice 1 – Material e Métodos - Composição Química

88

Todas as marcas foram submetidas ao processo de separação química

de seus componentes, determinando uma análise quantitativa. Outras três

análises para determinação dos componentes inorgânicos foram executadas:

Microanálise de raios-X por Espectroscopia de Energia Dispersiva, Análise por

Difração de Raios-X e Microanálise Elementar. Todos os procedimentos e análises

foram executados em triplicata.

Separação química dos componentes dos cones de guta-percha

Com o objetivo de separar os componentes químicos que compõem as

diferentes marcas de cones de guta-percha analisadas, foram seguidos os

procedimentos descritos por Gurgel-Filho et al. (2003) (figura 3): 3 gramas do

material foram dissolvidos em 20 mL de clorofórmio (Synth, Diadema, São Paulo,

Brazil) durante 24 horas sob agitação constante de 300 rpm. O tempo de

dissolução e agitação fazem-se necessários devido à baixa razão de dissolução

da guta-percha. Durante este procedimento o frasco foi envolvido por papel

alumínio, prevenindo a possível ocorrência de foto-oxidação dos componentes em

processo de separação (figuras 4 a 6).

A solução resultante foi centrifugada por 15 minutos a 600 rpm (Andreas

Hettich GmbH & Co., KG, Tuttlingen, Germany) (figura 7). Isto permitiu a

separação entre os componentes orgânicos (guta-percha, ceras/resinas),

dissolvidos em clorofórmio, dos inorgânicos (óxido de zinco e sulfatos metálicos),

suspensos na solução (figuras 8 e 9).

O polímero guta-percha, insolúvel em acetona (Synth, Diadema, São

Paulo, Brazil), foi coagulado adicionando-se este solvente à solução contendo os

componentes orgânicos dos cones de guta-percha, na proporção de 1:1 (figura

10). Após filtragem (Whatman no 1, Balston Limited, Inglaterra) e separação da

solução contendo ceras/resinas da guta-percha coagulada, todo o material foi

mantido em temperatura ambiente aguardando-se a secagem completa dos

solventes utilizados, uma vez que após secos, todos os componentes foram

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Apêndice 1 – Material e Métodos - Composição Química

89

pesados separadamente, sendo possível determinar a composição química dos

cones analisados (figuras 11 e 12).

Figura 3 - Figura esquemática do processo de separação dos componentes

químicos dos cones de guta-percha.

As frações orgânica (guta-percha e ceras/resinas) e inorgânicas

(Sulfatos e óxidos) foram determinadas utilizando-se os procedimentos descritos

por Friedman et al. (1977) modificados por Gurgel-Filho et al. (2003). A

quantificação de sulfato de bário foi feita através da porcentagem de enxofre

determinada através da microanálise elementar, utilizando-se a equação 1. A

quantificação do óxido de zinco foi feita utilizando-se a equação 2 quando houve

presença de enxofre, ou pela equação 3 quando o enxofre não estava presente. (1) BaSO4% = S% x (BaSO4 massa molar)/(S peso atômico) = S% x 7.28

(2) ZnO% = 100% - (guta-percha% + cera/resina% + BaSO4%)

(3) ZnO% = 100% - (guta-percha% + cera/resina%)

AMOSTRA (1,000 g)

FRAÇÃO INORGÂNICA

FRAÇÃO ORGÂNICA

Sulfatos metálicos Óxido de Zinco Guta-Percha Cera / Resina (após evaporação)

Dissolver em 10 mL de cloroformio Agitar por 12 horas Centrifugar a 6000 rpm por 15 min (repetir 3 vezes)

Microanálise elementar EDX Difração Raios-X

Adicionar 10 mL de acetona Centrifugar Filtragem

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Apêndice 1 – Material e Métodos - Composição Química

90

Microanálise de Raios-X por Espectrometria de Energia Dispersiva A análise qualitativa da presença de íons metálicos como o bário e zinco

nos cones utilizados, foi feita através da Microanálise de Raios-X por

Espectrometria de Energia Dispersiva. As amostras foram montadas em suportes

de alumínio (stubs), revestidas em carbono, acopladas ao interior do microscópio

eletrônico de varredura (MEV) (DSM-940A, Carl Ziess, Jena, Alemanha) com

sistema de ligação 3.34 série 300 com detector Si (Li), e analisadas em aumento

de 1000X.

Difração de Raios-X

A Difração de Raios-X (Philips MDR Pro, Eindhoven, Holanda), foi

utilizada para identificar a presença de compostos como o óxido de zinco e sulfato

de bário, além de outros sulfatos metálicos, quando necessário. Foi realizada com

um gerador de 40kV e 20mA, utilizando tudo de cobre. Cada espécime foi

analisado separadamente para se obter gráficos individualizados dos compostos

encontrados, como óxido de zinco e sulfato de bário.

Microanálise Elementar

A análise quantitativa dos elementos químicos carbono, hidrogênio,

nitrogênio e enxofre foi executada utilizando-se o equipamento CHNS/O Carlo

Erba microanalyser, modelo 1110 (Carlo Erba, Rodano, Itália), com detector de

condutividade térmica e tubo de combustão de cobre metálico. A temperatura de

combustão da amostra foi de 1000°C, sob atmosfera de O2. O gás de arraste foi o

Hélio e a coluna cromatográfica empacotada com sílica.

Análise estatística

Todos os dados foram analisados estatisticamente com auxílio do

programa SPSS 10.0 para windows (SPSS Inc., Chicago, Illinois, USA), onde o

teste indicado pelo software foi o Krukal-Wallis.

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Apêndice 1 – Material e Métodos - Composição Química

91

Figura 4 – Material obturador após pesagem, pronto para iniciar o processo de dissolução com uso de clorofórmio

Figura 5 – Frasco sob agitação, envolvido com papel alumínio para proteção da luz ambiente, evitando foto-oxidação dos componentes.

Figura 6 – Frascos contendo amostras após dissolução em clorofórmio, prontas para serem centrifugadas, promovendo a separação das porções orgânica e inorgânica. Note turgidez das soluções.

Figura 7 – Amostras dissolvidas em clorofórmio colocadas no interior de tubos de teflon (A) para a centrifugação (6000 rpm / 15 min) (B e C) e separação das porções orgânica e inorgânica das amostras. Esta separação ocorre por sedimentação.

A B C

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Apêndice 1 – Material e Métodos - Composição Química

92

Figura 9 – Frascos contendo apenas porções orgânicas das amostras após centrifugação (A). Note que as soluções se mostram límpidas em relação às soluções antes da centrifugação (B).

A B

Figura 8 – Frascos e tubos de teflon após separação das porções orgânica e inorgânica das amostras (A). Note que a porção inorgânica fica sedimentada no fundo do frasco de teflon, visualizadas externamente (B) e internamente (C).

A

B

C

Figura 10 – Processo de separação da guta-percha por aglutinação, adicionando-se acetona (A) e obtendo-se uma solução apenas com ceras e resinas dissolvidas (B).

A B

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Apêndice 1 – Material e Métodos - Composição Química

93

Figura 11 – Porção orgânica durante processo de filtragem (A) para separação dos componentes orgânicos guta-percha (filtro e frasco inicial) (B) e cera/resina (frasco após filtragem) (C).

A

B

C

BFigura 12 – Frascos cobertos colocados sobre a bancada para evaporação dos solventes e posterior pesagem e determinação do peso de cera/resina presente nas amostras (A). Porção inorgânica (B) separada pela centrifugação, de uma das amostras, após pesagem.

A B

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94

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Apêndice 2 – Resultados - Composição Química

95

APÊNDICE 2

RESULTADOS DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA

Os resultados contidos neste anexo são os obtidos e utilizados para a

confecção do artigo (capítulo) 1.

Capítulo 1: Brazilian gutta-percha points. Part I: chemical composition and X-ray

diffraction analysis

RESULTADOS

Os resultados obtidos das análises químicas executadas, separando-se

as porções orgânica e inorgânica dos oito cones nacionais analisados, estão

demonstrados nas tabelas enumeradas de 3 a 6.

TABELA 3 – Média e desvio padrão (DP) das porcentagens dos pesos das

frações orgânica e inorgânica obtidas através do processo de separação química

dos cones de guta-percha.

Cone (marca) Fração Orgânica

(média±DP)

Fração Inorgânica

(média±DP)

Konne 20,1±0,30 79,9±0,10

Tanari 18,1±0,30 81,9±0,07

Endopoint 18,7±0,23 81,3±0,40

Odous 20,3±0,20 79,7±0,26

Dentsply 0.04 18,8±0,17 81,2±0,03

Dentsply 0.06 19,0±0,17 81,1±0,07

Dentsply TP 25,6±0,15 74,4±0,19

Dentsply FM 26,7±0,53 73,3±0,70

As presenças qualitativas do sulfato de bário e óxido de zinco foram

determinadas com auxílio da Difração de Raios-X. A análise através do EDX

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Apêndice 2 – Resultados - Composição Química

96

demonstrou a presença de elementos como o bário, da mesma forma que o

enxofre não foi identificado nas marcas Konne, Tanari, Endopoint e Odous (tabela

4), indicando a ausência do sulfato de bário em suas composição (tabela 5).

Tabela 4 - Porcentagens médias dos componentes identificados nos cones de

guta-percha de acordo com a microanálise elementar.

Guta-percha Nitrogênio Carbono Hidrogênio Enxofre

Konne 0,23 18,12 2,54 0

Tanari 0,34 15,43 2,23 0

Endopoint 0,32 16,34 2,85 0

Odous 0,35 17,43 2,73 0

Dentsply 0.04 0,27 16,52 2,61 1,49

Dentsply 0.06 0,47 16,65 2,52 1,40

Dentsply TP 0,52 25,02 3,82 1,54

Dentsply FM 0,35 25,11 3,86 1,47

TABELA 5 – Composição química (%) dos cones nacionais de guta-percha

analisados.

Guta-percha Guta-percha

(média±SD)

Cera / Resina

(média±SD)

Sulfato de Bário

(média±SD)

Óxido de Zinco

(média±SD)

Konne 17,6±0,30 2,5±0,40 0 79,9±0,10

Tanari 15,2±0,30 2,9±0,13 0 81,9±0,07

Endopoint 16,7±0,23 2,0±0,37 0 81,3±0,40

Odous 18,8±0,20 1,5±0,13 0 79,7±0,26

Dentsply 0.04 15,7±0,17 3,1±0,20 3,3±0,2 77,9±0,03

Dentsply 0.06 16,6±0,17 2,4±0,10 2,8±0,6 78,2±0,07

Dentsply TP 21,6±0,15 4,0±0,36 4,7±0,3 69,8±0,19

Dentsply FM 16,3±0,53 10,4±0,11 1,4±0,0 72,6±0,70

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Apêndice 2 – Resultados - Composição Química

97

Os cones Dentsply FM e Dentsply TP apresentaram frações orgânicas

superiores em relação aos demais analisados (p=0,0003). Analisando-se as

composições dos cones analisados, nota-se que o cone Dentsply FM apresentou

elevada porcentagem de ceras/resinas (10,4%) (p=0,0003), enquanto que o cone

Dentsply TP apresentou porcentagem superior de guta-percha (21,6%) (p=0,0003)

em relação aos demais cones analisados.

A presença de sulfato de bário somente foi possível de ser analisada

através do uso de difração de raios-X, gerando gráficos com picos específicos

para a presença de sulfatos metálicos, como indicado nas figuras 13A e 13B.

TABELA 6 – Comparação entre os resultados obtidos por diferentes autores em

estudos prévios.

Guta-percha Cera/Resina Porção Orgânica BaSO4 ZnO Porção Inorgânica Referências

18,9 – 21,8 1,0 – 4,1 22,7 – 23,8 1,1 – 17,3 59,1 – 75,3 75,3 – 76,9 Friedman et al.3 (1977)a

--- --- 17,7 – 45,7 3,2 – 31,2 36,6 – 74,6 54,3 – 82,3 Marciano, Michailesco6 (1989)b

14,5 – 20,4 1,2 – 3,1 15,7 – 22,4 0 – 11,4 66,5 – 84,3 77,6 – 84,3 Gurgel-Filho et al.5 (2003)c

15,2 – 21,6 1,5 – 10,4 18,1 – 26,7 0 – 4,7 69,8 – 81,9 73,3 – 81,9 Este trabalhod

a Cinco marcas estudadas (Premier, Mynol, Indian Head, Dent-O-Lux, Tempryte).; b Dez marcas estudadas (Hygienic, Mynol, Roeko, Detrey, Becht, Septodont, Medico-Dentaire, IFKER, SPAD, Endoset); c Cinco marcas estudadas (Analytic, Konne, Obtura, Tanari, Dentsply); d Oito cones nacionais, de 5 marcas, estudados (Konne, Tanari, Endopoint, Odous, Dentsply 0.04, Dentsply 0.06, Dentsply TP

and Dentsply FM).

A Microanálise Elementar demonstrou a presença de carbono,

hidrogênio e nitrogênio em todos os espécimes. Esta análise quantificou estes

elementos, permitindo a determinação da composição final dos cones de guta-

percha, expostas na tabela 5, através da determinação da porcentagem de sulfato

de bário presente em cada amostra. A tabela 6 contém os dados obtidos neste

estudo e comparados com outros estudos que também tiveram como objetivo

analisar composições químicas de diferentes marcas de cones de guta-percha

(Friedman et al., 1977, Marciano, Michailesco, 1989, Gurgel-Filho et al., 2003).

Apesar da porcentagem de sulfato de bário do cone Dentsply TP ter sido superior

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Apêndice 2 – Resultados - Composição Química

98

em relação aos demais, não houve diferença estatisticamente significante entre os

cones desta marca (p=0,6033). Esta elevada concentração, provavelmente, deve

ter sido utilizada pelo fabricante com a intenção de compensar a alta porcentagem

de guta-percha, em detrimento da diminuição da concentração de óxido de zinco,

mantendo uma condição clínica de radiopacidade adequada para o cone.

Vale salientar que elevadas porcentagens de porção inorgânica no cone

de guta-percha dificulta a execução de técnicas termoplastificadas, as quais,

através do uso do calor, tornam a guta-percha amolecida e passível de ser

condensada e melhor adaptada às paredes dos canais radiculares e reentrâncias

anatômicas. Por outro lado, as porcentagens de guta-percha e ceras/resinas, não

devem ser excedentes, pois desta forma dificulta muito a inserção e controle da

plastificação dos cones durante os procedimentos de obturação dos canais

radiculares.

Figura 13 – Gráficos gerados pela difração de raios-X, indicando a presença (A) e

ausência (B) de sulfato metálico (sulfato de bário) na composição dos cones

analisados.

Clinicamente é possível notar que cones que possuem de 16% a 19%

de guta-percha apresentam boa plasticidade e fácil manuseio, fato este que foi

0 10 20 30 40 50 60 70

0

500

1000

1500

2000

2500Dentsply 04ZnOBaSO 4

Inte

sida

de

2 θ graus

0 10 20 30 40 50 60 70

0

500

1000

1500

2000

2500Dentsply 04ZnOBaSO 4

Inte

sida

de

2 θ graus

0 10 20 30 40 50 60 70

0

500

1000

1500

2000

2500KonneZnOBaSO 4

Inte

sida

de

2 θ graus

0 10 20 30 40 50 60 70

0

500

1000

1500

2000

2500KonneZnOBaSO 4

Inte

sida

de

2 θ grausA B

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Apêndice 2 – Resultados - Composição Química

99

constatado também durante a execução dos experimentos que se desenrolaram

no capítulo 3, que também compõe esta tese. E ainda, a porção orgânica do cone

deve ser sempre pautada na concentração de guta-percha, utilizando-se apenas o

mínimo necessário de ceras/resinas, uma vez que estas se degradam com maior

rapidez que o polímero guta-percha, podendo comprometer a longevidade do

tratamento endodôntico.

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100

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Apêndice 3 – Material e Métodos - Comportamento Térmico

101

APÊNDICE 3

METODOLOGIA DA ANÁLISE DO COMPORTAMENTO TÉRMICO

Esta metodologia foi utilizada para a execução do artigo (capítulo) 2,

abaixo intitulado, que compõe este trabalho.

Capítulo 2: Brazilian gutta-percha points. Part II: thermal properties

Material utilizado e procedimentos laboratoriais

Foram utilizados oito cones de guta-percha calibre médio (M), de cinco

diferentes marcas, disponíveis no mercado nacional utilizados para obturação de

canais radiculares. Os dados como marcas, validades e números dos lotes

encontram-se disponíveis na tabela 7. Todo o material foi analisado antes das

datas de validade expirarem.

Tabela 7 - Marcas, origem, número de lote e validade dos cones de guta-percha

utilizados no estudo.

Guta-percha Origem Lote Validade

Konne Konne Ind. E Com. de Mat. Odontol., Belo Horizonte, MG, Brazil 01-05 Jan/2008

Tanari Tanariman Ind. Ltda, Macapuru, AM, Brazil 001003G Oct/2007

Endopoint Endopoints Indústria e Comércio Ltda, Paraíba do Sul, RJ, Brazil 005 Jan/2007

Odous Odous Industrial e Comercial Ltda, Belo Horizonte, MG, Brazil 09 May/2006

Dentsply 0.04 Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 10701 Nov/2006

Dentsply 0.06 Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 11106 Nov/2006

Dentsply TP Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 8799 Nov/2006

Dentsply FM Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis, RJ, Brazil 38679 Abr/2007

Todos os cones foram submetidos a testes térmicos, Calorimetria

Diferencial de Varredura (DSC) e Análise Termogravimétrica (TGA), para análise

dos efeitos do aquecimento sobre o polímero guta-percha, bem como explorar a

ocorrência de picos endotérmicos, os quais correspondem às transformações

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Apêndice 3 – Material e Métodos - Comportamento Térmico

102

cristalinas do polímero guta-percha, o que é traduzido em transições de fases

(fase β para α e fase α para amorfa). Todos os testes foram executados em

triplicata.

Comportamentos Térmicos - Experimentos

As mensurações foram executadas com dois aparelhos de termo-

análise: Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) (Shimadzu DSC-50,

Shimadzu Corporation, Japão) (figura 14) e Análise Termogravimétrica (TGA)

(Shimadzu TGA-050, Shimadzu Corporation, Japan) (figura 15). As calibrações

dos aparelhos foram executadas com padrões de oxalato de cálcio. Para cada

material, amostras entre 40mg e 50mg foram analisadas, utilizando-se 25mg de

alumina como material de referência (Combe et al. 2001).

O princípio da análise térmica é mensurar a alteração física ocorrida

com o material durante seu aquecimento, como sua fusão ou cristalização

transacional, através da absorção ou geração de calor. A Calorimetria Diferencial

de Varredura é focada com o intuito de mensurar a energia de entalpia destas

transformações. As amostras foram submetidas a aquecimentos e resfriamentos

controlados por computador, mantendo sempre os padrões de alterações de

temperatura em todas as amostras de forma homogênea. Quando ocorre a

alteração física do material em teste (reação endotérmica ou exotérmica), o

aparelho iguala a temperatura do controle padrão para que possa ser possível

analisar o comportamento térmico da amostra em relação ao controle.

A análise é possível em função do aparato composto pelo aquecimento,

controle e sistema de captação de alterações, sendo que, de acordo com Schilder

et al. (1974), as temperaturas de transição da guta-percha pura ocorrem em

intervalos de 42º a 49ºC para a transição entre as fases β e α, e 53º a 59ºC para a

transição entre as fases α e amorfa.

Todas as amostras foram aquecidas, desde a temperatura ambiente

(23ºC) até 70ºC, na velocidade de 1ºC/min, e durante este processo os picos

endotérmicos foram analisados. Após alcançar a temperatura de 70ºC, as

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Apêndice 3 – Material e Métodos - Comportamento Térmico

103

amostras foram aquecidas rapidamente até a temperatura de 130ºC. Desta forma

então foram resfriadas rapidamente até a temperatura ambiente e o processo de

aquecimento lento (1ºC/min) até 70ºC foi repetido para se analisar novamente o

comportamento térmico das amostras, sendo mensurados novamente os picos

endotérmicos do polímero, gerando gráficos que traduzem este comportamento

térmico das amostras (figura 16). Simultaneamente a análise termogravimétrica foi

executada, com o intuito de se determinar a perda de massa do polímero (figura

17), caso ocorresse, durante os ciclos de aquecimento, como proposto por Combe

et al. (2001).

Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC)

A Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) é utilizada em estudos de

polímeros para a determinação das temperaturas (picos de isotermia) de transição

de fases cristalinas do polímero. No nosso caso do uso do polímero de guta-

percha, transições das fases β, α e amorfa. É um processo baseado no princípio

da mudança física ou química de uma substância promovido por uma variação de

temperatura controlada.

Os resultados das amostras foram disponibilizados em forma de gráficos

que mostram picos isotérmicos (temperatura constante), porém com aumento de

energia elétrica fornecida pelo equipamento, significando que está ocorrendo

mudanças químicas nas moléculas da amostra, pois está havendo consumo de

energia e a temperatura mantendo-se constante. A guta-percha natural apresenta

dois picos isotérmicos, sendo que no intervalo de 42 a 49ºC há um pico isotérmico,

indicando que esta está passando da fase β para a fase α, e um segundo pico que

ocorre no intervalo entre 52 e 59ºC, quando há a passagem da fase α para a

amorfa, quando inicia-se a degradação do polímero. Nos casos dos cones de

guta-percha, por apresentarem componentes inorgânicos associados à guta-

percha, há alterações nestas temperaturas de transição, porém o comportamento

térmico permanece, ocorrendo dois picos desde a fase β, passando pela fase α e

alcançando a fase amorfa.

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Apêndice 3 – Material e Métodos - Comportamento Térmico

104

Nossas amostras foram preparadas pesando-se 40mg, as quais foram

picotadas e maceradas com auxílio de pistilo antes de serem acondicionadas em

cadinho de alumínio para serem levadas no aparelho para serem analisadas.

Cada amostra foi aquecida a uma velocidade constante de 1ºC/minuto até atingir a

temperatura de 130ºC. Neste momento a amostra foi resfriada bruscamente com

auxílio de N2 para atingir a temperatura ambiente rapidamente. A partir de então o

processo foi reiniciado, porém com temperatura final de 70ºC. Desta forma foram

obtidas duas corridas de aquecimento para cada material. Os resultados

fornecidos em forma de gráficos (figura 16 A e B) mostram os picos isotérmicos

nos dois momentos (corridas) de aquecimento das amostras.

Análise Termogravimétrica (TGA)

A Análise Termogravimétrica (TGA) é definida como um processo

contínuo que envolve a medida da variação da massa de uma amostra em função

da temperatura (“varreção” de temperatura). As amostras foram aquecidas a uma

A

B

C Figura 14 – Aparelho de DSC (DSC-50) (A), display para controle dos ciclos térmicos (B) e

cadinho utilizado para acondicionamento das amostras (C).

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Apêndice 3 – Material e Métodos - Comportamento Térmico

105

velocidade de 5ºC/minuto, evitando-se o efeito velocidade de aquecimento.

Velocidades muito altas de aquecimento podem gerar curvas elevadas de

degradação do material. Isto mostra a importância de se fixar uma mesma

velocidade de aquecimento para analisar e comparar materiais distintos.

As amostras foram preparadas após o material ter sido pesado (40mg),

picotado e macerado com auxílio de gral e pistilo antes de ser acondicionado em

cadinho para ser levado no aparelho para análise. Neste experimento o gás de

arraste utilizado foi o N2, que é mais estável e não influência nos resultados do

teste, pois não reage com a amostra.

O resultado da amostra foi mostrado em forma de gráfico (figura 17)

cuja abscissa contém os registros de temperatura, e a ordenada o percentual de

massa perdido. O experimento executado neste estudo teve temperatura máxima

de 900ºC, sendo que a análise foi baseada na massa perdida na temperatura de

600ºC, pois nesta temperatura toda a porção orgânica já se encontra

A

B

CFigura 15 – Aparelho de TGA (TGA-50) (A), display para controle dos

ciclos térmicos (B) e cadinho utilizado para acondicionamento das

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Apêndice 3 – Material e Métodos - Comportamento Térmico

106

desintegrada. Assim sendo conseguiu-se quantificar com exatidão a porção dos

componentes inorgânicos dentro da composição de cada amostra.

30 35 40 45 50 55 60 65 70-1,2

-0,9

-0,6

-0,3

0,0

0,3

0,6

61,1ºC

51,7ºC

mW

/mg

Temperatura (ºC)30 35 40 45 50 55 60 65 70

-1,2

-0,9

-0,6

-0,3

0,0

0,3

0,6

61,1ºC

51,7ºC

mW

/mg

Temperatura (ºC)30 35 40 45 50 55 60 65 70

-1,5

-1,2

-0,9

-0,6

-0,3

0,0

51,8ºC

mW

/mg

Temperatura (ºC)30 35 40 45 50 55 60 65 70

-1,5

-1,2

-0,9

-0,6

-0,3

0,0

51,8ºC

mW

/mg

Temperatura (ºC)

A B

Figura 16- Gráficos obtidos para a análise do DSC da marca Konne, demonstrando os dois

picos endotérmicos (51.7ºC e 61.1ºC) (Figure 3-A), característica de polímero em fase β

(Konne). A figura 3-B demonstra apenas um pico endotérmico (51.8ºC) após reaquecimento.

0 200 400 600 800

75

80

85

90

95

100

79,71%

% m

assa

Temperatura (ºC)0 200 400 600 800

75

80

85

90

95

100

79,71%

% m

assa

Temperatura (ºC)

Figura 17 - Gráfico obtido para a análise do TGA da marca Konne,

demonstrando redução da massa para 79,71%, que corresponde à porção

inorgânica da composição química da amostra analisada.

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Apêndice 3 – Material e Métodos - Comportamento Térmico

107

Análise Estatística Os resultados coletados para cada amostra foram inseridos em uma

planilha e analisados estatisticamente (teste Kruskal-Wallis) com auxílio do

programa SPSS para Windows (SPSS Inc., Chicago, Illinois, EUA).

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Apêndice 4 – Resultados - Comportamento Térmico

109

APÊNDICE 4

RESULTADOS DA ANÁLISE DO COMPORTAMENTO TÉRMICO

Os resultados contidos neste anexo são os obtidos e utilizados para a

confecção do artigo (capítulo) 2.

Capítulo 2: Brazilian gutta-percha points. Part II: thermal properties

RESULTADOS

Os dados obtidos nos experimentos de comportamento térmicos dos

cones nacionais analisados encontram-se dispostos na tabela 8. Todas as marcas

analisadas apresentaram concordâncias de resultados para as amostras

replicadas. Picos endotérmicos típicos estão dispostos na figura 18. Os cones

Dentsply 0,04 e Dentsply 0,06 apresentaram apenas um único pico endotérmico

na primeira corrida da análise do DSC, demonstrando que estes materiais

mostram-se diferentes das demais amostras analisadas. Este fato caracteriza que

o polímero presente nestas amostras não demonstra característica de polímero

trans 1,4-polisopreno, ou então sofreu alterações irreversíveis durante o processo

de industrialização.

Esta alteração irreversível do polímero pode ser notada nas amostras

Konne, Tanari, Endopoint e Dentsply TP, onde na segunda corrida ocorreu apenas

um pico endotérmico, característica presente em polímero do tipo cis (borracha).

Caso tenham sido manufaturados com guta-percha (trans 1,4-polisopreno),

provavelmente estes cones tiveram a guta-percha transformada em fase amorfa, a

qual não é passível de reverter as alterações ocorridas nas ligações da cadeia de

carbono do polímero, alterando assim permanentemente suas características

poliméricas. Tornaram-se polímeros degradados. É importante atentar a este fato,

pois atualmente a busca pela qualidade da obturação preconiza técnicas de

obturação de canais radiculares que utilizam o calor para plastificar a guta-percha

e proporcionar melhor adaptação desta às irregularidades e reentrâncias do

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Apêndice 4 – Resultados - Comportamento Térmico

110

sistema de canais radiculares. Caso estas técnicas forem executadas com fontes

de calor não controladas (lamparina), podem degradar a guta-percha,

comprometendo seu comportamento e estabilidade dimensional no interior do

canal radicular.

30 35 40 45 50 55 60 65 70-1,2

-0,9

-0,6

-0,3

0,0

0,3

0,6

61,1ºC

51,7ºC

mW

/mg

Temperatura (ºC)30 35 40 45 50 55 60 65 70

-1,2

-0,9

-0,6

-0,3

0,0

0,3

0,6

61,1ºC

51,7ºC

mW

/mg

Temperatura (ºC)30 35 40 45 50 55 60 65 70

-1,5

-1,2

-0,9

-0,6

-0,3

0,0

51,8ºCm

W/m

g

Temperatura (ºC)30 35 40 45 50 55 60 65 70

-1,5

-1,2

-0,9

-0,6

-0,3

0,0

51,8ºCm

W/m

g

Temperatura (ºC)

A B

Figura 18- Gráficos obtidos para a análise do DSC da marca Konne, demonstrando os dois

picos endotérmicos (51.7ºC e 61.1ºC) (Figure 3-A), característica de polímero em fase β

(Konne). A figura 3-B demonstra apenas um pico endotérmico (51.8ºC) após reaquecimento.

0 200 400 600 800

75

80

85

90

95

100

79,71%

% m

assa

Temperatura (ºC)0 200 400 600 800

75

80

85

90

95

100

79,71%

% m

assa

Temperatura (ºC)

Figura 19 - Gráfico obtido para a análise do TGA da marca Konne,

demonstrando redução da massa para 79,71%, que corresponde à porção

inorgânica da composição química da amostra analisada.

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Apêndice 4 – Resultados - Comportamento Térmico

111

TABELA 8 - Temperaturas (ºC) de ocorrência dos picos endotérmicos (DSC – 1a

corrida e 2a corrida) e remanescente inorgânico (% peso) após ciclos de

aquecimento (TGA).

DSC (1a corrida) DSC (2a corrida) Guta-percha (cones) Pico 1 Pico 2 Pico 1 Pico 2

TGA

Guta-percha pura 51,5 62,1 50,9 61,1 ---

Konne 51,7 61,1 51,8 --- 79,7±0,10

Tanari 50,7 59,9 51,3 --- 81,5±0,20

Endopoint 51,5 60,5 60,8 --- 79,8±0,20

Odous 51,3 60,9 51,6 60,3 81,1±0,30

Dentsply 04 --- 62,3 --- 61,8 79,9±0,20

Dentsply 06 --- 61,7 --- 61,7 81,6±0,10

Dentsply TP 48,6 61,0 50,0 --- 72,7±0,30

Dentsply FM 55,7 60,0 50,0 60,2 73,7±0,20

A análise termogravimétrica (TGA) (figura 19) permitiu a determinação

das porcentagens de peso das porções orgânica e inorgânica dos cones de guta-

percha analisados. Os cones Dentsply TP e FM apresentaram quantidades

inferiores de porção inorgânica em relação aos demais cones analisados (p<0,01).

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112

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Apêndice 5 – Material e Métodos - Degradação da Guta-percha

113

APÊNDICE 5

METODOLOGIA DA ANÁLISE DA DEGRADAÇÃO DA GUTA-PERCHA

Esta metodologia foi utilizada para a execução dos artigos (capítulos) 3

e 4, abaixo intitulados, que compõem este trabalho.

Capítulo 3: Degradation of gutta-percha by different thermoplastic obturation

techniques

Capítulo 4: Degradation of trans-polyisoprene overtime following the analysis of

root fillings removed during conventional retreatment

MATERIAL E MÉTODOS

Estes estudos tiveram como objetivos analisar a degradação do

polímero guta-percha após aquecimento durante a execução de diferentes

técnicas de obturação (Capítulo 3) e com o tempo após tratamento endodôntico

(Capítulo 4). Os métodos de análise do polímero foram iguais para ambos os

estudos, o que permitiu a união de ambos neste mesmo anexo. As diferenças

entre as características das amostras utilizadas encontram-se descritas abaixo.

Vale ressaltar que os projetos destes estudos foram encaminhados ao Comitê de

Ética da Universidade de Fortaleza, o qual aprovou ambos os protocolos de

estudo.

Capítulo 3 – ESTUDO LABORATORIAL (IN VITRO)

Obtenção e seleção dos espécimes

O estudo foi realizado com a utilização de vinte e sete (27) dentes

unirradiculados naturais que foram extraídos e armazenados em solução

fisiológica até o momento em que foram utilizados.

Todos os dentes tiveram suas extrações corretamente indicadas por

terapêutica de doença periodontal agressiva com grande perda de inserção

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Apêndice 5 – Material e Métodos - Degradação da Guta-percha

114

clínica, ou por motivos de razão ortodôntica, ou por motivos de razão protética,

cujos históricos circunstanciados fazem parte dos prontuários dos pacientes de

quem se originam, de acordo com o conteúdo presente no anexo de carta de

doação de dentes.

Preparo dos espécimes

Os procedimentos de limpeza e modelagem dos espécimes foram

baseados nos princípios da técnica coroa-ápice, descritos por De Deus (1992),

onde os terços cervical e médio foram preparados com uso de brocas de Gates-

Glidden de forma decrescente (GG#6, GG#5, GG#4, GG#3 e GG#2), respeitando-

se os comprimentos dos dentes. Previamente ao início do trabalho com as brocas

de Gates-Glidden, todos os espécimes tiveram seus canais explorados e a

patência foraminal determinada com lima Kerr #15 (Dentsply-Maillefer, Ballaigues,

Suíça).

O comprimento de trabalho foi determinado recuando-se 1mm do

comprimento radicular, os quais foram determinados no momento da patência,

quando ultrapassou-se o forame. Desta forma o comprimento foi recuado até que

a lima estivesse totalmente contida no interior do canal radicular.

O preparo apical foi executado com limas Flexofile (Dentsply-Maillefer,

Ballaigues, Suíça) e Tipo K 2ª série (Dentsply-Maillefer, Ballaigues, Suíça). Todos

os espécimes tiveram seus preparos apicais padronizados com o instrumento

apical K #45.

Os procedimentos de irrigação foram padronizados com a utilização de

5ml de Hipoclorito de Sódio 1% (Biodinâmica, São Paulo, Brasil) a cada troca de

instrumento. A irrigação em todos os grupos foi executada com auxílio de seringa

descartável (5ml) associada à agulha BD (20 X 0,55mm). Todos os canais foram

submetidos à ação química auxiliar do EDTA preenchendo o canal (cavidade

pulpar inundada) durante 4 minutos antes da lavagem final com hipoclorito de

sódio e secagem com cones de papel.

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Apêndice 5 – Material e Métodos - Degradação da Guta-percha

115

Grupos de Estudo Os grupos de estudo foram formados por diferentes técnicas de

obturação que fazem uso do calor para plastificar a guta-percha (tabela 9).

Em algumas técnicas, como o Thermafil, Obtura II, Obtura flow e

Microseal microflow, a guta-percha é inserida no interior do canal radicular após

ser aquecida em aquecedores apropriados, fornecidos pelas empresas que

desenvolveram cada uma das técnicas. As demais técnicas utilizadas

(Compressão hidráulica, Híbrida de Tagger, Onda de Condensação, Schilder e

Microseal cones) submetem a guta-percha ao calor quando já estão inseridas em

forma de cones no interior do canal radicular. Este aquecimento pode ser efetuado

através de: i) condensadores aquecidos em lamparina (Compressão Vertical); ii)

fonte de calor controlado (Onda de Condensação – System B 180oC); iii)

compactadores de guta-percha acionados no micro-motor elétrico Endo-plus

(Driller, São José do Rio Preto, Brasil) girando a 6000 rpm (Híbrida de Tagger e

Microseal cones).

O fato de algumas técnicas aplicarem o calor ao polímero antes deste

ser inserido no interior do canal radicular dispensa o uso de dentes

instrumentados para a análise de sua degradação após o aquecimento. Desta

forma, para estas técnicas (Thermafil, Obtura II, Obtura flow e Microseal

microflow), o material para análise foi colhido diretamente dos dispositivos de

aquecimento dos mesmos.

As demais técnicas, que exigem a inserção da guta-percha em forma de

cones no interior do canal radicular, para então serem submetidas ao calor,

necessitaram desta forma de dentes extraídos para sua execução. Uma vez que

todos os procedimentos devem ser executados em triplicata para análise química

da degradação, e que são 4 técnicas a serem analisadas, com duas marcas de

cones de guta-percha (Dentsply TP e Konne), assim sendo foram necessários 24

dentes, somados aos 3 necessários para a execução da técnica Microseal cone,

geraram um total de 27 dentes para a execução total dos procedimentos

laboratoriais.

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Apêndice 5 – Material e Métodos - Degradação da Guta-percha

116

Para todos os grupos, uma porção da guta-percha, antes de ser

submetida ao calor, foi analisada, para que desta forma seja possível a

comparação com a mesma após ser submetida ao calor, de acordo com cada

técnica analisada (tabela 10).

A execução de cada técnica foi desenvolvida de acordo com as

orientações adequadas encontradas nas literaturas pertinentes e nas orientações

fornecidas pelos fabricantes.

Tabela 9 - Grupos de estudo e fabricantes dos materiais obturadores (guta-

percha) de cada técnica de obturação a ser analisada.

Grupos Técnicas Guta-percha Validade

I TC (3 seg.) Konne Jan/2008

II TC (3 seg.) Dentsply TP Nov/2008

III TC (10 seg.) Konne Jan/2008

IV TC (10 seg.) Dentsply TP Nov/2008

V OC Konne Jan/2008

VI OC Dentsply TP Nov/2008

VII CV Konne Jan/2008

VIII CV Dentsply TP Nov/2008

IX MC Microseal Ago/2007

X Microflow Microseal Set/2007

XI Obtura Obtura Jul/2007

XII Obtura flow Obtura Set/2007

XIII Thermafil Thermafil Out/2007 *TC: termocompactação; OC: onda de condensação; CV: compressão vertical; MC: Microseal cone

Material a ser analisado Após a guta-percha ser submetida ao calor, de acordo com cada grupo

e técnica utilizada, a remoção do material obturador do interior dos canais

radiculares foi feita utilizando-se limas Hedströem (Dentsply-Maillefer, Ballaigues,

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Apêndice 5 – Material e Métodos - Degradação da Guta-percha

117

Suíça), com movimentos de rotação e tração, sem auxílio de solventes ou outra

substância química de qualquer origem. O material colhido de cada canal radicular

foi enviado ao laboratório de polímeros da Disciplina de Química Orgânica e

Inorgânica (UFC) apenas com numeração, sem identificações da técnica utilizada.

Foram colhidas 3 amostras para cada técnica. Para as análises

químicas foram necessárias massas variando entre 5 e 20 mg, onde a degradação

do material foi analisada utilizando-se das seguintes metodologias:

• Cromotografia de Permeação em Gel (GPC): análise da curva do GPC,

picos da massa molar picos indicando a homogeneidade e grau de

degradação da cadeia de carbono do polímero, determinando a presença

de cadeias menores;

• Espectroscopia em infra-vermelho (FT-IR): analisa a integridade das

ligações duplas das cadeias de carbono, fator que indica a ocorrência de

oxidação/degradação do polímero, determina a ocorrência de produtos de

degradação como peróxidos, cetonas, álcoois e produtos voláteis.

Capítulo 4 - ESTUDO CLÍNICO (IN VIVO)

Amostras

Foram selecionados trinta e seis pacientes, com dentes apresentando

ou não lesões periapicais, com indicações protéticas de retratamento endodôntico,

que fazia parte do banco de pacientes atendidos no Curso de Odontologia da

Universidade de Fortaleza (UNIFOR), CE, Brasil. Detalhes sobre histórias médica

e dental foram obtidos diretamente com os pacientes. O projeto deste estudo in

vivo foi encaminhado ao Comitê de Ética da Universidade de Fortaleza, o qual

aprovou o protocolo de estudo.

Dentes que apresentavam restaurações coronárias deficientes

(restaurações permanentes com sinais radiográficos de infiltração, cáries

recorrentes ou margens deficientes) foram excluídos (Tronstad et al. 2000). Os

materiais obturadores dos elementos dentais selecionados, tratados entre 2 e 30

anos foram removidos e enviados para análise. Dados sobre o tempo de

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Apêndice 5 – Material e Métodos - Degradação da Guta-percha

118

tratamento foram obtidos diretamente com os pacientes, durante a anamnese e

execução da história dental.

Colheita do material obturador

Após remoção das restaurações coronárias, os canais foram

localizados e então se procedeu o isolamento absoluto com auxílio de lençol de

borracha e grampo, sendo que este campo operatório foi desinfetado com solução

aquosa de clorexidina 2%. A remoção do material obturador foi executada com

auxílio de limas tipo Hedströem (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Suiça) sem auxílio

de solvente.

Três casos clínicos para cada idade de análise e característica

periapical foram selecionados, com objetivo de se executar os procedimentos em

triplicata. Os valores finais para o GPC e FT-IR foram analisados e as médias

obtidas comparadas para os diferentes tempos de tratamento e condições

periapicais. Vale ressaltar que os valores obtidos, para as diferentes idades e

condições periapicais, mostraram-se muito próximos, indicando a coerência da

metodologia utilizada e resultados obtidos.

ANÁLISE DA DEGRADAÇÃO DO POLÍMERO Processamento das amostras

Após colheita dos materiais obturadores e obtenção das amostras (in

vitro e in vivo), as mesmas foram então submetidas à dissolução em clorofórmio

(Synth, Diadema, São Paulo, Brasil) por 24 horas em temperatura de 28oC. Após

isto a mistura foi submetida a um filtro de algodão com o objetivo de separar a

porção inorgânica (não solubilizada) do material obturador.

A solução obtida, após filtragem, foi centrifugada (Andreas Hettich

GmbH & Co., KG, Tuttlingen, Alemanha) a 6000 rpm por 10 minutos para separar

pequenas partículas sólidas remanescentes do processo de filtragem, e desta

forma obter uma solução clara e livre de partículas inorgânicas.

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Apêndice 5 – Material e Métodos - Degradação da Guta-percha

119

A Cromatografia de Permeação em Gel (GPC) e a Espectroscopia em

Infra-Vermelho (FT-IR) foram utilizados para analisar o material obtido. O grupo

controle foi obtido através da dissolução de guta-percha pura, a qual foi

precipitada em metanol, preconizado para estes tipos de análises em polímeros

(Brandrup et al. 1999). Este material foi gentilmente cedido pela empresa

Tanariman (Tanariman Industrial Ltda, Manaus, Amazonas, Brasil). Os valores

obtidos para o polímero puro foram assimilados como valores sem sofrerem

nenhuma degradação, pois não haviam sido submetidos a qualquer manipulação

industrial.

Todos os procedimentos foram executados em triplicata. Os valores

finais para o GPC e FT-IR foram analisados e as médias obtidas comparadas para

as diferentes técnicas de obturação, tempos de tratamento e condições

periapicais. Vale ressaltar que os valores obtidos em triplicata mostraram-se muito

próximos, indicando a coerência da metodologia utilizada e resultados obtidos.

Cromatografia de Permeação em Gel (GPC)

O estudo de cromatografia é baseado no uso do sistema HPLC com

cromatografia líquida (LC-10AD) com detector de índice de refração (RID-6A),

ambos com origem japonesa (Shimadzu Co., Tokyo, Japan). O sistema inclui uma

pré-coluna e outras duas colunas Phenomenex (Linear/Mistura 5 e 5U). O tolueno

(Synth, Diadema, São Paulo, Brasil) foi empregado como eluente, numa razão de

eluição de 1mL/min. a 25oC. Todas as soluções contendo as amostras foram

filtradas em membranas PTFE (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, Missouri, EUA). O

instrumento foi calibrado com padrões de poliestireno (Shodex-Showa, Orlando,

Florida, EUA), utilizados para análises de polímeros, com massa molar, Mw,

variando de 1,13 x 103 a 2,15 x 106 g/mol.

GPC é um método utilizado para a determinação do peso molecular de

polímeros. Ele utiliza um tipo especial de cromatografia líquida para separar

moléculas, de acordo com seus pesos moleculares (Elias 1997).

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Apêndice 5 – Material e Métodos - Degradação da Guta-percha

120

Espectroscopia em Infra-Vermelho (FT-IR)

Os espectros FT-IR dos filmes de guta-percha foram registrados em um

espectroscópio Shimadzu modelo 8300 (Shimadzu Co., Tokyo, Japan), que

alcança de 4000cm-1 a 400cm-1. Estes filmes foram preparados através de

sucessivas deposições de camadas dos polímeros dissolvidos e posterior

evaporação do solvente. A análise foi feita em CHCl3 com abertura para KBr. O

grupo controle teve o polímero aquecido a 140oC em diferentes períodos de tempo

e condições de oxidação térmica. As amostras foram então estudadas em

espectroscopia FT-IR.

Grupos químicos foram identificados pela espectroscopia FT-IR, a qual

é uma análise baseada na vibração e rotação nas ligações moleculares (Pavia et

al. 1996). Através desta análise foi possível identificar grupos carboxílicos e

hidroxilas, característicos de materiais que se mostram em processo de oxidação:

(a) 3400-3420 cm-1 atribuída à formação de OH; (b) 1715-1737 cm-1, formação de

ligações C=O; e (c) 797-881 cm-1, atribuído à ligações =C-H, característica do

polímero trans 1,4-poliisopreno.

Análise Estatística Os resultados coletados para cada amostra foram inseridos em uma

planilha e posteriormente analisados estatisticamente com auxílio do programa

SPSS para Windows (SPSS Inc., Chicago, Illinois, EUA), utilizando-se o teste

Kruskal-Wallis.

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Apêndice 6 – Resultados - Degradação X Técnicas de Obturação

121

APÊNDICE 6

RESULTADOS DA ANÁLISE DA DEGRADAÇÃO DA GUTA-PERCHA EM RELAÇÃO AO TIPO DE TÉCNICA DE OBTURAÇÃO UTILIZADA

Os resultados contidos neste anexo são os obtidos e utilizados para a

confecção do artigo (capítulo) 3.

Capítulo 5: Degradation of gutta-percha by different thermoplastic obturation

techniques. A preliminary study

RESULTADOS

Os resultados obtidos através da espectroscopia FT-IR (Figura 20) e

GPC (pico de massa molar e volume de eluição) para as amostras obtidas do

interior dos canais radiculares estão dispostos na tabela 10. A curva do GPC do

grupo controle mostrou-se unimodal, com pico máximo em 13,6mL,

correspondendo ao pico de massa molar (Mpk) de 6,2 X 105 g/mol, em acordo com

os valores reportados na literatura, variando dentro da grandeza de 105 g/mol

(Sawada 1987). A diminuição da massa molar indica degradação do polímero, que

ocorre através da quebra das ligações do poliisopreno (tabela 10), sendo que

quanto mais degradado está o polímero, maior o volume de eluição.

Os valores obtidos (GPC e FT-IR) para o polímero guta-percha, antes e

após o uso das diferentes técnicas de obturação analisadas, encontram-se

dispostos na tabela 10. Os resultados foram analisados estatisticamente,

podendo-se observar diminuição da massa molar e produção de grupos

carboxílicos e hidroxilas no polímero após uso das técnicas TC (10 seg.) e CV,

p=0,0001 e p=0,0005, respectivamente, para as duas marcas de guta-percha. As

demais técnicas mostraram-se seguras em relação aos controles (p>0,05).

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Apêndice 6 – Resultados - Degradação X Técnicas de Obturação

122

Tabela 10 – Resultados das análises FT-IR e GPC obtidos do poliisopreno

colhidos do interior de canais radiculares obturados com diferentes técnicas

termoplastificadas de obturação.

Resultados GPC: Mpk e volume de eluição Grupos Técnicas GP

Mpk (controle) Mpk (após) Eluição

I TC (3 seg.) Konne 6,2 X 105 6,1 X 105 13,67

II TC (3 seg.) TP 5,5 x 105 4,5 X 105 13,89

III TC (10 seg.) Konne 6,2 X 105 1,7 X 104 19,34

IV TC (10 seg.) TP 5,5 x 105 1,3 X 104 19,79

V OC Konne 6,2 X 105 5,3 X 105 13,66

VI OC TP 5,5 x 105 2,9 X 105 13,83

VII CV Konne 6,2 X 105 3,5 X 104 20,33

VIII CV TP 5,5 x 105 3,9 X 104 20,09

IX MC Microseal 1,7 X 105 1,5 X 105 13,56

X Microflow Microseal 1,3 X 105 1,1 X 105 13,67

XI Obtura Obtura 4,8 X 105 4,3 X 105 13,56

XII Obtura flow Obtura 2,2 X 105 2,0 X 105 13,45

XIII Thermafil Thermafil 1,9 X 105 1,5 X 105 13,61 * Mpk corresponde ao pico de massa molar do poliisopreno

Estes resultados apresentam importante valor clínico, permitindo ao

Cirurgião-Dentista ter conhecimento que a execução de técnicas de obturação de

canais radiculares termoplastificadas deve ser feita com uso de fontes de calor

controladas, prevenido a degradação da guta-percha de forma precoce. Caso isto

ocorra, a formação de espaços vazios devido à perda de massa molar permitirá a

colonização da cavidade pulpar, culminando com o insucesso clínico.

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Apêndice 6 – Resultados - Degradação X Técnicas de Obturação

123

Figura 20 - Calor alterando a

cadeia do polímero guta-

percha e gerando formação de

produtos de degradação

(Peróxidos: OH; e Cetonas:

C=O), identificados pelos picos

(a. b, c) do FT-IR, após uso de

diferentes técnicas de

obturação dos canais

radiculares.

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124

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Apêndice 7 – Resultados - Degradação X Tempo

125

APÊNDICE 7

RESULTADOS DA ANÁLISE DA DEGRADAÇÃO DA GUTA-PERCHA EM FUNÇÃO DO TEMPO DE TRATAMENTO

Os resultados contidos neste anexo são os obtidos e utilizados para a

confecção do artigo (capítulo) 4.

Capítulo 4: Degradation of trans-polyisoprene overtime following the analysis of

root fillings removed during conventional retreatment.

RESULTADOS

Os resultados obtidos através da espectroscopia FT-IR (Figura 21) e

GPC (pico de massa molar e volume de eluição) para as amostras obtidas do

interior dos canais radiculares estão dispostos na tabela 11. A curva do GPC do

grupo controle mostrou-se unimodal, com pico máximo em 14,5mL,

correspondendo ao pico de massa molar (Mpk) de 5,7 X 105 g/mol, em acordo com

os valores reportados na literatura, variando de 1,0 x 105 a 2,5 x 105 g/mol

(Sawada 1987). A diminuição da massa molar indica degradação do polímero, que

ocorre através da quebra das ligações do poliisopreno (tabela 11), sendo que

quanto mais degradado está o polímero, maior o volume de eluição.

Os valores obtidos (GPC e FT-IR) para os diferentes períodos de

tratamento, comparados com o grupo controle, demonstraram que ocorre uma

significante perda de massa após 15 anos (p=0.0146) de tratamento em dentes

que não apresentavam presença de lesões periapicais. Entretanto, em dentes

associados à lesões periapicais, o tempo de ocorrência de perda significativa de

massa molar do material obturador foi reduzido para 5 anos (p=0,0009). Este

processo traduz-se através de significante decréscimo de ligações C=C e aumento

da formação de OH e C=O, confirmando o processo de degradação do

poliisopreno, ocorrendo formação de produtos voláteis, consequentemente

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Apêndice 7 – Resultados - Degradação X Tempo

126

ocasionando em perda de massa do polímero durante seu processo de

degradação.

Tabela 11 – Resultados das análises FT-IR e GPC obtidos do poliisopreno obtidos

de amostras extraídas de materiais obturadores após diferentes períodos de

obturação dos canais radiculares.

GPC Espectroscopia FT-IR Idade (anos)

Volume de

Eluição (mL)

a Mpk x 10-5

(g/mol)

Formação de

OH

Formação de

C=O

Médias

Controle 14.5 5.7 1 5 3.0

5 14.6 5.2 7 13 10.0

10 14.8 4.5 18 15 16.5

15 16.1 3.8 30 25 27.5

20 17.0 3.6 33 28 30.5

30 18.7 1.7 50 33 41.5

5* 17.8 2.6 36 31 33.5

10* 21.7 0.46 79 62 70.5 a Mpk corresponde ao pico de massa molar do poliisopreno * Presença de lesão periapical (infecção intracanal)

Estes resultados apresentam importante valor clínico, permitindo ao

Cirurgião-Dentista ter conhecimento que, após 15 anos da execução de um

tratamento endodôntico, mesmo que em condições clínicas ideais de limpeza,

modelagem e obturação, pode ocorrer a formação de lesões periapicais,

normalmente assintomáticas, tornando o caso em um insucesso clínico. Isto se

deve à perda de massa da guta-percha, como citado acima, e conseqüente

formação de espaços vazios no interior do sistema de canais radiculares, que são

passíveis de serem colonizados por bactérias que alcancem e se adaptem a este

ambiente.

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Apêndice 7 – Resultados - Degradação X Tempo

127

E ainda, a degradação do material obturador pode permitir a saída de

partículas do mesmo para a região periapical, tornando-se um agente irritante aos

tecidos periapicais, fato este que é apontado como uma das causas de insucesso

endodôntico por Nair (2006). As possíveis vias de contaminação deste espaço

vazio formado podem ser provenientes de comprometimento do selamento apical,

infiltração apical, ou por infiltração cervical, através infiltrações marginais de

restaurações que passam despercebidas ao clínico.

A infecção remanescente no interior do canal radicular também deve ser

levada em consideração, uma vez que o polímero cis 1,4-poliisopreno é

Figura 21 - Espectros FT-IR do

polímero trans-polisopreno não

envelhecido e dos polímeros

extraídos de cones presentes no

interior de canais radiculares

tratados após diferentes períodos de

tempo (0, 5, 10, 15, 20 e 30 anos,

sem lesão periapica, e 5 e 10 anos

com lesão periapical). Picos a, b e c

indicando a formação de produtos de

degradação: peróxidos (OH),

cetonas (C=O) e presença de

polímero cis, respectivamente.

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Apêndice 7 – Resultados - Degradação X Tempo

128

degradado por espécies bacterianas como Pseudomonas aeruginosa e

Streptomyces sp (Linos et al., 2000; Bode et al., 2001; Rose et al., 2005) e por

algumas enzimas (Sato et al. 2003), o que nos faz acreditar que estes mesmos

agentes podem degradar o polímero trans 1,4-poliisopreno, uma vez que ambos

são constituídos por cadeias de carbono muito semelhantes.

Note na figura 21, como é nítida a evolução e aumento da curva (a), que

é atribuída à formação de OH, um dos indícios da ocorrência de degradação

polimérica. Os demais pontos analisados (b) e (c), indicados no gráfico da figura

21, apesar de não apresentarem nitidez visual da evolução da curva, os valores

fornecidos pelo aparelho mensurador, também torna claro a presença do processo

de degradação da guta-percha.

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Anexo 1 – Comitê de Ética – Capítulo 3

129

ANEXO 1

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Anexo 2 – Comitê de Ética – Capítulo 4

130

ANEXO 2

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Anexo 3 – Carta de doação de dentes

131

ANEXO 3

CARTA DE DOAÇÃO DE DENTES

Prof. Eliardo Silveira Santos, Cirurgião-Dentista, inscrito no CRO-CE

sob o no. 1111 com consultório na Rua Silva Paulet, no 969, Fortaleza, Ceará, vem

por meio e na melhor forma de direito DOAR para o CD Cláudio Maniglia Ferreira

CRO-CE (3725), para fins da pesquisa “Análise da degradação do polímero guta-percha após obturação de canais radiculares utilizando-se diferentes técnicas termoplastificadas”, 27 (vinte e sete) dentes unirradiculares,

declarando, sob as penas da lei, que os dentes objeto da presente doação foram

extraídos por correta indicação terapêutica de doença periodontal agressiva com

grande perda de inserção clínica, ou por motivos de razão ortodôntica, ou por

motivos de razão protética, cujos históricos circunstanciados fazem parte dos

prontuários dos pacientes de quem se originam, e que se encontram arquivados

sob a minha responsabilidade.

Data: 30 de março de 2006.

Assinatura:__________________________________

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Anexo 4 – Declaração – Tese em formato alternativo

132

ANEXO 4

DECLARAÇÃO

As cópias de artigos de minha autoria ou de minha co-autoria, já

publicados ou submetidos à publicação em revistas científicas ou anais de

congressos sujeitos a arbitragem, que constam da minha Tese de Doutorado,

intitulada “Estudos da composição química, comportamento térmico e degradação

do polímero guta-percha”, não infringem os dispositivos da Lei no 9.610/98, nem o

direito autoral de qualquer editora.

Piracicaba, 22 de maio de 2007.

Cláudio Maniglia Ferreira

RG: 17617578-7

Francisco José de Souza Filho (orientador)

RG: 4849903-1